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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
2、较。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1ABSTRACTPeople pay more and more attention towind power,becauseits no pollution and renewableenergy. Windpowergenerationisdevelopingata very highrateas amajorusedformofwindenergy.Theproportionofwindpowerreplac
3、ingtraditional energy is gradually rising, wind power generation is more and more important and popular in the power system. In this paper, firstly, the present situation about the utilization anddevelopment of wind resources is talked and the research status of wind power generation system is intro
4、duced, then the structure ofsmall wind power systems is given including fixed pitch wind turbine, permanent magnet synchronous generator(PMSG), three-phasedioderectifyingcircuitandtheBoostconverter,etc.Thebasic theoryofwindpowerandwindturbineanditscharacteristicandthe principleofmaximumpowerpointtra
5、cking(MPPT)areanalyzed.Thetheoryofthe existingMPPTalgorithmssuchasthetipspeedratiocontrol,powersignalfeedback control,HCS controlandfuzzy controlisanalyzed. Theadvantagesanddisadvantagesofthose algorithmsareanalyzedandcompared. Secondly,basedonMATLAB,thesimulationsystemofsmall wind power system with
6、 the MPPT is established. Characteristics of wind power system are simulated.ThesimulationresultsshowthatHCS control can track the maximum power effectively. KEYWORDS：PMSG，windpowergeneration，maximumpowerpointtracking2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
7、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 永磁同步发电机的数学模型 .132.2.4 Boost 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 .213.2.4 Boost 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 .244.1 常用最大功率跟踪算法比较与分析 .244.2 本文所用爬山算法实现 .27第五章仿真结果 .285.1 风力机仿真结果 .2835.2 输出功率与占空比特性曲线 .315.3 加入 MPPT 的仿真结果 .
