风力发电机侧变流器的仿真研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着全球能源危机和环境污染的加剧，风能、光伏发电等可再生清洁能源己经日益引起人们的广泛关注。

然而，就大功率并网和技术成本而言，风力发电无疑是目前技术最成熟、最具有规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。

随着电力电子变流技术的发展，永磁直驱风力发电系统常采用交直交的接入方式，即先把发电机输出的交流电变成直流，然后再逆变成工频交流电接入用户或电网。

2. 课题关键问题和重难点

关键问题：查阅和研读大量关于新能源方面的资料；掌握风力发电系统电机侧变流器组成，分析比较常用变流器的优缺点；研究和设计风力发电电机侧变流器，从双馈发电机的结构和工作原理出发，分析双馈型异步发电机的运行理论，在讨论双馈型异步发电机数学模型和等值电路的基础上，研究双馈发电机有功功率和无功功率的关系。

在双馈电机运行特性的基础上，分析最大风能追踪的实现方法，并确定相应的控制策略，制定控制系统，建立变流器数学模型；熟悉掌握matlab的simulink；利用matlab 的simulink仿真平台搭建了变流器系统的仿真模型并进行仿真，研究模型的控制效果，模型的正确性和控制策略的可行性，为设计提供参考依据；把仿真结果与理论分析进行比较；分析存在的问题，提出改进措施。

难点：清楚风力发电系统组成和工作原理，掌握风力发电机侧变流器的拓扑结构，变流器数学模型的建立。

3. 国内外研究现状（文献综述）

现代风电机组采用空气动力学原理，风吹过叶片，形成叶片正反面的压差，这种压差会产生升力，令风轮旋转并不断横切风流。

叶轮的旋转运动通过齿轮变速箱传送到机舱内的发电机进行发电[1]；发电机的转速越高，功率越大，效率越高，对于风力发电机来说，希望风轮的转速要尽量高些，种种制约因素限制了风轮转速的提高，风轮直径越大，捕获的风能就越大，风力发电机的发电特性必将受到风轮尺寸的影响而变化[2]。

风电机组的分类，按照风轮形式分类分为垂直轴风电机组和水平轴风电机组。

4. 研究方案

为了降低直驱式风力发电系统的成本，提高变流器的效率，改善系统的性能，必须对系统的变流器部分进行深入研究，目前国内对变速恒频的研究主要集中在双馈式力发电系统，对直驱式风力发电系统变流器结构的研究很少。

以变速恒频双馈异步风力发电系统为研究对象，建立风力机模型，实现最大风能追踪分析，双馈电机数学模型及PWM控制原理，进而研究机侧变流器控制策略，最后在Matlab 的Simulink环境中建立仿真模型并分析仿真结果。

5. 工作计划

第1周：查阅关于毕业设计的中英文研究现状资料；第2周：借助所学知识和辅助工具完成英文资料的翻译；第3周：及时完成开题报告，修改并提交；第4周：了解风力发电系统组成和工作原理, 学习风电机空气动力学原理；第5周：结合文献资料掌握直驱式变速恒频风力发电系统变流器拓扑结构所包含种类；第6周：整理常用整流电路优缺点的分析、比较和选择，找到合适的整流电路；第7周：完成变流器数学模型的建立，初步实现变流器功能研究；第8周：研究变流器控制策略的分析，进一步改善变流器模型；第9周：结合前期所学变流器知识，在Matlab 的Simulink环境中搭建风力发电机侧变流器仿真模型；第10周：利用仿真模型进行仿真实验研究，达到仿真运行可靠要求；第11周：得出仿真结果，和理论分析比较，找出问题并解决，必要时与老师同学探讨交流；第12周：系统进一步完善，达到符合课题要求的仿真模型；第13周：整理材料，撰写论文，内容简洁明了，实事求是；第14周：修改论文，完成论文答辩，对指导老师和给予协助完成毕业设计的有关人员表示感谢。