永磁直驱风力发电机组模拟系统的研究

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1、多拿未交硕士学位论文永磁直驱风力发电机组模拟系统的研究ResearchontheSimulationPlatformofDirect-drivePermanentMagnetWindPowerGenerationSystem作者：宋修璞导师：葛宝明北京交通大学2014年3月学位论文版权使用授权书／f丫lI／I／绰IH／lilI／IIH。I／H3Hfll3HIt／／17lJl／f2l／／II／本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分

2、内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：签字魄沙乍年≥导师签签字日期名：鸟色秽辨枷f中图分类号：TM614UDC：621．3学校代码：10004密级：公开北京交通大学硕士学位论文永磁直驱风力发电机组模拟系统的研究ResearchontheSimulationPlatformofDirect．drivePermanentMagnet

3、WindPowerGenerationSystem作者姓名：宋修璞导师姓名：葛宝明学位类别：工学学科专业：电气工程学号：11121657职称：教授学位级别：硕士研究方向：电力电子与电力传动北京交通大学2014年3月致谢本论文的工作是在我的导师葛宝明教授的悉心指导下完成的，从论文的选题、课题的开展到论文的完成都凝聚着导师的心血和汗水。葛老师严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响，并使我终身受益。在此衷心感谢三年来葛宝明老师对我的关心和指导。清华大学电力系统国家重点实验室的毕大强老师对我

4、实验室的科研工作进行了认真的指导，并为我创造了较好的科研环境，同时毕老师对我的工作和生活都给予了很大的关心和帮助，在此向毕老师表示衷心的谢意。在实验室工作及撰写论文期间，实验室的李秋生、刘硕、马庆庆、孙东森、林潜、王鑫、赵润富、王丽艳、王瑁、梁伟华、薛腾磊、孙建侠、金阳等同学对我的课题工作给予了热’隋帮助，在与他们讨论问题过程中，得到了许多解决问题的方法，在此一并向他们表达我的感激之情。另外，还要衷心感谢我亲爱的家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成学业。中文摘要摘要：当前社会，环境污染和能

5、源短缺两大问题越来越受到关注。太阳能、风能、水能等技术的发展成为世界各国关注的焦点。作为一种洁净的、可持续利用的再生能源，风能的开发潜能巨大，有利于缓解当前的能源短缺局势。直驱式永磁同步风电系统，省去齿轮箱，风力机与发电机直接相连接，使机组的性能大大改善，系统效率也提到了提高。发电机与电网通过变流器隔离，有利于提高机组的低电压穿越性能。本文以直驱式永磁同步风力发电机组模拟系统为研究对象，从仿真到实验、从理论到实践进行了较为全面的深入研究。论文首先对风力机的空气动力学原理进行了介绍，描述了风力机通过

6、风的作用拖动发电机的过程，详细介绍了本文所采用的最大风能跟踪原理，并以此为基础建立了风力机的仿真模型。其次，基于直驱型永磁同步风力发电系统的工作理论，设计了背靠背双PWM变流器的控制策略，并设计了一种三相电压软件锁相环，通过Matlab／Simulink仿真验证了风能最大功率追踪控制和双PWM变流器控制策略的正确性和有效性。再次，针对电网三相电压对称跌落的工况，分析了直驱型永磁风电系统应用比较广泛的几种低电压穿越保护方案，对比分析后采用了直流侧带有卸荷电路的低电压穿越保护方案，分析了卸荷电阻参数的

7、选取原则及卸荷电阻的投切策略，并在Matlab／Simulink里搭建了仿真模型，仿真结果验证了该方案的简单有效性。最后本文设计了功能完整、上位机界面友好的7．5kW永磁直驱风力发电模拟系统平台。为了解决在实验室环境中如何模拟风电现场的原动机问题，本文使用异步电动机配合具有直接转矩控制算法的变频器米模拟风力机的方法；详尽地介绍了永磁发电机机侧变流器的转子磁链定向控制和网侧变流器的电网电压定向控制系统的实现。采取了在直流母线侧增加卸荷电路以在网侧电压跌落故障时消耗掉直流侧堆积的能量，来提高直驱型风电

8、模拟系统的故障穿越性能。发计了基于LabView的上位机监控系统，易于模拟系统各部分的操作控制与运行结果展示。进行了较为充分的实验研究，给出了可信的实验结果，实现了永磁直驱风力发电机组模拟系统从理论到实践的研究。关键词：直驱风力发电；永磁电机；双PWM变流器；低电雎穿越；LabView分类号：TM614“】ABSTRACTABSTRACTABSTRACT：Inmodernsociety,energyandtheenvironmentproblemsareincreasinglypr