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摘 要

Abstract IV

第1章 绪论 5

1.1 课题研究背景 5

1.2 课题研究进度与现状 7

第2章 变速恒频风力发电技术 9

2.1 变速恒频风力发电的概念 9

2.2 变速恒频风力发电的原理 9

2.3 风力发电系统结构 9

2.4 风力发电系统运行方式 10

2.5 风速模型 11

2.6 风力机数学模型 13

2.7 电机的数学模型 14

2.7.1 三相静止坐标系下电机数学模型 14

2.7.2 坐标变换及dq轴旋转坐标系下电机的数学模型 15

第3章 风力发电系统最大功率点追踪 17

3.1叶尖速比法 17

第4章 采用TSR的最大功率点追踪算法设计 19

4.1 风力发电系统的仿真模型 19

4.2 风力发电系统的模型 20

4.3 输出功率追踪控制模型 21

4.4 追踪仿真 21

第5章 结束语 24

参考文献 25

摘要

随着全球能源危机的不断加深，环境污染的日益严重，风能、光能等一系列可再生能源逐渐开始引起人们的广泛关注，这些能源绿色环保无污染，而且取之不尽用之不竭。其中风力发电无疑是目前技术最成熟的发电方式之一，因其广泛存在性使其成为现在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。

风能是一种极其不稳定的能源，具有随机性、爆发性、能量密度低、不稳定等特点。最大风能跟踪(MPPT)是风力发电的核心问题。我们可以使用我们所学的电力电子技术，研究如何更高效率地开发风能，从而进一步提高风力发电的效率。

本次设计中分析了变速恒频发电系统的特性，对现在几种用来追踪风能最大功率点的应用较多的几种方法进行了深入研究，并且进行了方法优缺点的比较，对叶尖速比法进行了较为详细深入的讨论，并设计了一套用叶尖速比法追中风能最大功率点的方法。

采用叶尖速比法进行最大功率点的追踪，可以使得风力机的转速稳定在最佳转速左右，这样就减小了最大功率点的调整范围，同时提高了调整速度，大大减少了测量所需时间。最后使用MATLAB做仿真分析，得出仿真结果。

关键词：风能；最大功率点追踪；叶尖速比；仿真分析

Abstract

With the global energy crisis deepening, the increasingly serious environmental pollution, wind energy, solar energy and other a series of renewable energy gradually began to arouse people"s attention, these energy green no pollution, and inexhaustible. Wind power generation is undoubtedly one of the most mature power generation technology, because of its extensive existence so that it has become one of the most large-scale development conditions and commercial development prospects of power generation.

Wind energy is a kind of random, explosive, low energy density, instability of energy. Maximum wind energy tracking (MPPT) is the key problem of wind power generation. Application of advanced power electronic technology, research and development of efficient wind energy, power conversion circuit and the application of advanced control technology to wind power system, to further improve the efficiency of wind power generation.

The design analysis the characteristic of VSCF wind power generation system, to now several used to track the maximum wind power point is frequently used in several ways were studied, and the comparison of the advantages and disadvantages of the methods, leaf tip speed ratio method were more detailed and in-depth discussion, and design a set of tip speed ratio method to chase the wind maximum power point method.

The tip speed ratio method to track the maximum power point, can make the wind turbine speed stability around the optimal rotational speed, which decreases the maximum power point of the adjustment range, and improve the speed of adjustment, greatly reduces the measurement time. Finally using MATLAB to do simulation analysis, the simulation results are obtained.

Key Words : wind power；MPPT；TSR method；Simulation analysis

1. 绪论

1.1 课题研究背景

当今世界，全球经济科技的发展速度越来越快，工业化规模也是在不断的扩大，这样就导致人类对能源的需求量越来越高，在不断开采煤、石油等旧型能源的同时，寻找和开发新型能源也成了当代人类所面临的问题。煤和石油等能源，其产生需要成百上千年的积淀，现在能源消耗日益加快，供不应求，这些能源很快就会被用完。而作为一种储存量极其丰富，可以说是取之不尽用之不竭的能源，风能逐渐被越来越多的人所注意到，风能可以循环利用，而且绿色环保无污染，因此各个国家开始研究和发展有关风力发电的一些技术。

事实上有关人类对风能的使用，可以追溯到大概3000多年前，在那时人们就已经开始用风车进行取水，研磨食物等。但是要知道，在数千年以来，风能技术发展的速度是特别缓慢的，这就导致了人们对风能这一珍惜资源并没有引起足够的重视。这一现象一直到1973年爆发的世界石油危机才开始逐渐发生改变，当时由于工业的迅速发展，石油消耗量不断快速上升，直接导致了石油等常规能源不断减少甚至告急，另外，工业生产直接导致了全球生态环境的不断恶化，在这双重压力下，风能作为一种新能源，终于被人们重新发现并且再次开始有了初步发展。风能有着十分巨大的发展潜力，它不仅绿色无污染，而且作为一种可再生能源，风能可以说是取之不尽用之不竭，尤其是像对一些沿海岛屿或者是交通不太便利的山区，或者是人员稀少的草原，甚至像电网目前还难以送到的偏远的农村，风能它作为一种可靠途径，可以有效地为以上地区解决生产和生活能源不足甚至紧缺的问题，因此有着十分重要的意义。即便是在一些经济发展十分发达的西方国家，作为一种新型的绿色能源，风能也逐渐受到了重视，比如：美国能源部在很早以前就调查过，光光是德克萨斯州，还有南达科他州，这两个州的风能密度就已经大到足够供应给整个美国的用户们用电了。

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