小型永磁直驱风力发电系统的研究.doc
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小型永磁直驱风力发电系统的研究,1.9万字自己原创的毕业设计，今年最新的，仅在本站独家提交，大家放心使用摘要：风能作为一种清洁的可再生能源，不仅可以缓解能源危机，而且有利于环保，可带来直接的经济效益和社会效益，因此近年来受到各界广泛关注，风电产业也发展迅猛。目前获得广泛应用的并网型风力发电系统多采用异步发电机，但是效率不...
内容介绍
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小型永磁直驱风力发电系统的研究
1.9万字
自己原创的毕业设计，今年最新的，仅在本站独家提交，大家放心使用
摘要：风能作为一种清洁的可再生能源，不仅可以缓解能源危机，而且有利于环保，可带来直接的经济效益和社会效益，因此近年来受到各界广泛关注，风电产业也发展迅猛。目前获得广泛应用的并网型风力发电系统多采用异步发电机，但是效率不高。并且由于必须采用升速齿轮箱，系统的可靠性不高。而采用永磁同步发电机的直驱式风力发电系统，因其具有效率高、制造方便、控制效果好等优点，逐渐成为人们研究的焦点。
风力发电系统包括两个能量转换过程，即风力机将风能转换为机械能和发电机将机械能转换为电能。本文通过研究风力机和永磁同步发电机各自的特性和运行机理，建立了永磁直驱风力发电系统的数学模型。具体包括风速数学模型、风力机数学模型、永磁同步发电机数学模型和电能转换模块数学模型，并在Matlab／Simulink环境下搭建了整个仿真系统的模型。
研究了网侧变流器的数学模型与控制策略。建立了三相电压型PWM整流器的数学模型和等效电路；对比分析了电压定向控制、直接功率控制、虚拟磁链定向控制和虚拟磁链-直接功率控制等四种控制策略的工作原理和优缺点。本文基于发电机转子磁场定向的机侧变流器矢量控制方法，实现了最大风能捕获，提高了发电机的效率。
通过以上研究，对永磁直驱风力发电系统的的理论和实践有了更加深刻的了解。
关键词：永磁同步发电机；直驱式风电系统；数学模型；建模仿真
Study on the small PMSG wind power system
ABSTRACT：As a clean and renewable energy，not only can ease the energy crisis，but also conducive to environmental protection，it can bring direct economic benefits and social benefits．Therefore，in recent years，it become extensive attention and various．Wind power industry has developed rapidly．Currently available and widely used multi-grid wind power generation systems using induction generators，But efficiency is not high．．And because it used the speed gearbox，SO the system reliability is not high．The use of direct drive permanent magnet synchronous generator wind power system，because of its high efficiency，and the convenience，control，and good results．
The power system consist of two energy conversion process，namely wind turbine convert wind power to mechanical energy and generator convert mechanical energy to electrical energy．This paper studies the characteristics and operation mechanism of wind turbine and PMSG to establish a permanent magnet direct drive wind power generation system model，including wind speed model，wind turbine model，permanet magnet synchronous generator model and mathematieal model power converter model．And carries out a model of the simulation system in Matlab／Simulink．
Modeling and control of line-side converter have been discussed．Mathematical model and equivalent circuit of line-side converter are established；The working principle，advantages and disadvantages of voltage oriented control，direct power control，virtual flux oriented control and virtual—flux-based direct power control are analyzed and compared in detail．This paper based on rotor flux oriented presents machine side—converter vector control method to achive maximum power transfer and improve the efficiency of the generator.
Through the above research, have a more profound understanding of the direct drive permanent magnet wind generation system in theory and practice.
Key word：permanent magnet synchronous generators；direct-drive wind power system；mathematical model；modeling and simulation
目 录
第1章 诸论 1
1.1 课题研究的依据 1
1.2 永磁直驱风力发电系统研究现状 1
1.2.1 全功率变流器拓扑结构 1
1.2.2 网侧变流器研究现状 3
1.2.3 电机侧变流器研究现状 5
1.3 永磁直驱风力发电系统研究意义 6
第2章 永磁直驱风力发电系统 7
2.1 永磁直驱风力发电系统的数学模型 7
2.1.1 风力机模型 7
2.1.2 直驱式变速恒频永磁同步发电机的数学模型 8
2.2 网侧PWM变流器的数学模型 10
2.2.1 PWM整流方案 10
2.2.2 基本工作原理 11
2.2.3 数学模型 12
2.3 本章小结 13
第3章 机侧和网侧的控制策略分析 14
3.1 网侧控制策略分析 14
3.1.1 电压定向控制 14
3.1.2 直接功率控制 17
3.1.3 基于虚拟磁链的控制策略 19
3.1.4 控制策略对比 21
3.2 机侧控制策略分析 22
3.2.1 额定风速以下风力机最大功率跟踪算法（MPPT） 23
3.2.2 转速外环控制策略 24
3.2.3 电流内环控制策略 25
第4章 MATLAB仿真分析 28
4.1 进行建模仿真研究的必要性 28
4.2 直驱式风电系统的仿真实现 29
4.2.1 风力机的仿真模型 29
4.2.2 SVPWM脉冲输出仿真模型 31
4.2.3 永磁直驱风电系统整体仿真模型 31
4.3 仿真结果 33
总结与展望 42
致 谢 44
参考文献 45
1.9万字
自己原创的毕业设计，今年最新的，仅在本站独家提交，大家放心使用
摘要：风能作为一种清洁的可再生能源，不仅可以缓解能源危机，而且有利于环保，可带来直接的经济效益和社会效益，因此近年来受到各界广泛关注，风电产业也发展迅猛。目前获得广泛应用的并网型风力发电系统多采用异步发电机，但是效率不高。并且由于必须采用升速齿轮箱，系统的可靠性不高。而采用永磁同步发电机的直驱式风力发电系统，因其具有效率高、制造方便、控制效果好等优点，逐渐成为人们研究的焦点。
风力发电系统包括两个能量转换过程，即风力机将风能转换为机械能和发电机将机械能转换为电能。本文通过研究风力机和永磁同步发电机各自的特性和运行机理，建立了永磁直驱风力发电系统的数学模型。具体包括风速数学模型、风力机数学模型、永磁同步发电机数学模型和电能转换模块数学模型，并在Matlab／Simulink环境下搭建了整个仿真系统的模型。
研究了网侧变流器的数学模型与控制策略。建立了三相电压型PWM整流器的数学模型和等效电路；对比分析了电压定向控制、直接功率控制、虚拟磁链定向控制和虚拟磁链-直接功率控制等四种控制策略的工作原理和优缺点。本文基于发电机转子磁场定向的机侧变流器矢量控制方法，实现了最大风能捕获，提高了发电机的效率。
通过以上研究，对永磁直驱风力发电系统的的理论和实践有了更加深刻的了解。
关键词：永磁同步发电机；直驱式风电系统；数学模型；建模仿真
Study on the small PMSG wind power system
ABSTRACT：As a clean and renewable energy，not only can ease the energy crisis，but also conducive to environmental protection，it can bring direct economic benefits and social benefits．Therefore，in recent years，it become extensive attention and various．Wind power industry has developed rapidly．Currently available and widely used multi-grid wind power generation systems using induction generators，But efficiency is not high．．And because it used the speed gearbox，SO the system reliability is not high．The use of direct drive permanent magnet synchronous generator wind power system，because of its high efficiency，and the convenience，control，and good results．
The power system consist of two energy conversion process，namely wind turbine convert wind power to mechanical energy and generator convert mechanical energy to electrical energy．This paper studies the characteristics and operation mechanism of wind turbine and PMSG to establish a permanent magnet direct drive wind power generation system model，including wind speed model，wind turbine model，permanet magnet synchronous generator model and mathematieal model power converter model．And carries out a model of the simulation system in Matlab／Simulink．
Modeling and control of line-side converter have been discussed．Mathematical model and equivalent circuit of line-side converter are established；The working principle，advantages and disadvantages of voltage oriented control，direct power control，virtual flux oriented control and virtual—flux-based direct power control are analyzed and compared in detail．This paper based on rotor flux oriented presents machine side—converter vector control method to achive maximum power transfer and improve the efficiency of the generator.
Through the above research, have a more profound understanding of the direct drive permanent magnet wind generation system in theory and practice.
Key word：permanent magnet synchronous generators；direct-drive wind power system；mathematical model；modeling and simulation
目 录
第1章 诸论 1
1.1 课题研究的依据 1
1.2 永磁直驱风力发电系统研究现状 1
1.2.1 全功率变流器拓扑结构 1
1.2.2 网侧变流器研究现状 3
1.2.3 电机侧变流器研究现状 5
1.3 永磁直驱风力发电系统研究意义 6
第2章 永磁直驱风力发电系统 7
2.1 永磁直驱风力发电系统的数学模型 7
2.1.1 风力机模型 7
2.1.2 直驱式变速恒频永磁同步发电机的数学模型 8
2.2 网侧PWM变流器的数学模型 10
2.2.1 PWM整流方案 10
2.2.2 基本工作原理 11
2.2.3 数学模型 12
2.3 本章小结 13
第3章 机侧和网侧的控制策略分析 14
3.1 网侧控制策略分析 14
3.1.1 电压定向控制 14
3.1.2 直接功率控制 17
3.1.3 基于虚拟磁链的控制策略 19
3.1.4 控制策略对比 21
3.2 机侧控制策略分析 22
3.2.1 额定风速以下风力机最大功率跟踪算法（MPPT） 23
3.2.2 转速外环控制策略 24
3.2.3 电流内环控制策略 25
第4章 MATLAB仿真分析 28
4.1 进行建模仿真研究的必要性 28
4.2 直驱式风电系统的仿真实现 29
4.2.1 风力机的仿真模型 29
4.2.2 SVPWM脉冲输出仿真模型 31
4.2.3 永磁直驱风电系统整体仿真模型 31
4.3 仿真结果 33
总结与展望 42
致 谢 44
参考文献 45
