变速恒频风力发电技术研究

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1、硕士学位论文摘要当今对可再生能源的开发利用中，风能由于其突出的优点而成为研究的热点，风力发电是我国能源和电力可持续发展战略的最现实选择。目前各种风力发电技术的发展方兴未艾，而其中变速恒频风力发电技术因其高效性和实用性正受到越来越多的重视。本文在传统风力发电技术的基础上，主要致力于研究基于永磁电机直接驱动变速恒频风力发电技术，从改善运行性能及增强实用性的角度出发，对直接驱动变速恒频风力发电技术展开了比较全面的理论和实验仿真研究。本文在参阅了大量的中英文资料以后，对风力发电的意义和背景，目前国内外的风力发电现状及发展动态作了较为全面的

2、阐述，详细分析了变速恒频风力发电的原理，并对风力发电机组的主要机型和控制技术做了简要概述。接着对基于升压斩波器的永磁电机直接驱动风力发电系统的控制进行了研究，详细分析了该风力发电系统的数学模型，并提出了两种控制策略对其进行控制。在此基础上重点研究了基于双PWM变频器的变速恒频永磁电机直接驱动风力发电技术。分析了风机的静态模型，介绍了变速恒频风力发电技术中的变桨距控制技术。建立了永磁电机和变流器的数学模型，针对双PWM变频器的特点提出了三种控制策略对变流器进行控制，通过变流器交．直一交的变换，将发电机发出的变频变幅值交流电转化为可用

3、的恒定频率的交流电，通过PWM调治能使其输出功率因数为一，并且该控制系统功率因数为可调，能在特殊情况下同电网交换一定的无功功率，并通过对变流器的控制实现了最大风能俘获的功能。最后采用Matlab／Simulink进行了仿真，取得了良好的仿真效果。在风力发电系统中，采用先进的最大功率俘获算法，能有效的从风中获得最大的能量。因此本文最后对一些最大风能俘获的先进算法进行了研究，仔细探讨了最大功率点跟踪算法，并提出了一种先进爬山搜索风力发电最大功率俘获智能算法，采用该算法不需测量风速和风机转子速度，并且与系统特征参数独立，能应用于大小各种

4、风机，具有非常好的效果。关键词：变速恒频；尖速比；永磁同步发电机；双PWM控制；最大功率捕获点算法；变流器；变桨距控制¨变速恒频风力发电技术研究AbstractRecently,therenewableenergysuchaswindpowerhavebeenstronglyencouragedbecauseofenvironmentalproblemandshortageoftraditionalenergysourcesinthenearfuture．Basedonthetradionalconsrantspeedconsta

5、ntfrequencywindenergygeneration，thispaperhasafocusonthevariablespeedconstantfrequencywindenergyconvertiontechnonogywhichusingdirectdrivepermanentmagnetsynchnonousgeneratorandtheoryanalysisandsimulationarecarriedoutindetail．First，variablespeedconstantfrequencywindenerg

6、yconvertiontheoryisdescribedinthispaper，thenpresentsareviewonthedevelopmentofwindturbinescontrolandthemaintypesofgeneratorandstaticconvertersusedtointerfacevariablespeedwindturbinestotheelectricgrid．Thendiscussmaincircuitconstructureandadvantageofdirectdrivewindenergy

7、conversionsystemandintroducepitch—controlmethodforwindpowertractionandelectricpowerstability．Simplyaerodynamiccharacteristicoftheturbineisanalysisedandpermanentmagnetsynchnonousgeneratormathmodelisestablished．Toconvertthevariablefrequencyelectricityintoutilitygrid．bac

8、ktobackfour—quadrantPWM-VSIisusedandthreetypiesofcontrolstrategyispresentedtocapturethemaximumwindenergyandtransmitenergy．Th