基于爬山法的风力发电最大功率跟踪控制方法研究

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1、基于爬山法的风力发电最大功率跟踪控制方法研究摘要风能作为可持续发展的清洁能源，越来越受到人们的重视。风力发电作为利用风能的主要形式正在以前所未有的速度发展着。较之传统发电方式，风力发电逐渐增大比例，并且在电力系统中受到越来越多的关注和欢迎。本文首先介绍了国内外的能源形势，讨论了风力发电的研究现状和必要性。本文研究的风力发电系统，包括定桨距风力发电机、永磁同步发电机、不可控三相二极管整流电路、Boost升压变换器、MPPT控制器的系统结构。介绍了各个模块的原理和特性，研究了风力发电系统的功率调节的原理。包括尖速比控制、功率信号反馈控制、爬山算法和模糊控制等控制算法，对他们的原理进行了分析和比较。

2、其次，基于MATLAB/Simulink，建立了一个爬山法的风力发电系统仿真模型。仿真结果表明，所采用的爬山法可以有效地跟踪最大功率。关键词：永磁电机，风力发电，最大风能追踪37ABSTRACTPeoplepaymoreandmoreattentiontowindpower,becauseit’snopollutionandrenewableenergy.Windpowergenerationisdevelopingataveryhighrateasamajorusedformofwindenergy.Theproportionofwindpowerreplacingtraditionalen

3、ergyisgraduallyrising,windpowergenerationismoreandmoreimportantandpopularinthepowersystem.Inthispaper,firstly,thepresentsituationabouttheutilizationanddevelopmentofwindresourcesistalkedandtheresearchstatusofwindpowergenerationsystemisintroduced,thenthestructureofsmallwindpowersystemsisgivenincluding

4、fixedpitchwindturbine,permanentmagnetsynchronousgenerator(PMSG),three-phasedioderectifyingcircuitandtheBoostconverter,etc.Thebasictheoryofwindpowerandwindturbineanditscharacteristicandtheprincipleofmaximumpowerpointtracking(MPPT)areanalyzed.ThetheoryoftheexistingMPPTalgorithmssuchasthetipspeedratioc

5、ontrol,powersignalfeedbackcontrol,HCScontrolandfuzzycontrolisanalyzed.Theadvantagesanddisadvantagesofthosealgorithmsareanalyzedandcompared.Secondly,basedonMATLAB,thesimulationsystemofsmallwindpowersystemwiththeMPPTisestablished.Characteristicsofwindpowersystemaresimulated.Thesimulationresultsshowtha

6、tHCScontrolcantrackthemaximumpowereffectively.KEYWORDS：PMSG，windpowergeneration，maximumpowerpointtracking37目录第一章绪论51.1选题的背景和意义51.2国内外关于该课题的研究现状61.2.1永磁直驱同步风力发电系统的建模71.2.2直驱永磁同步风力发电控制系统的研究81.2.3直驱永磁同步风力发电系统中功率变换环节81.3本文的研究内容9第二章永磁直驱风力发电系统的结构设计102.1系统的结构设计102.2风力发电机系统特性分析112.2.1贝茨理论112.2.2风力机特性122.2.3

7、永磁同步发电机的数学模型132.2.4Boost升压变换器的工作原理152.2.5功率调节原理16第三章直驱永磁风力发电系统仿真建立183.1仿真环境MATLAB/Simulink简介183.2系统主要部件建模仿真193.2.1风力机模型193.2.2永磁同步发电机模型203.2.3整流器模型213.2.4Boost和驱动模块建模223.3系统整体仿真模型23第四章风力发电系统最大功率跟踪策略24