论文总字数：21132字

摘 要

当今世界，要实现电力的大规模输送和有效利用，风力发电是技术运用熟练、开发条件最佳、商业前景最光明的一种发电方式。随着科技水平的迅猛发展，风力发电并联技术，提高功率水平也得到极大改善，在风力发电这一大的研究课题之下，相关科研人员把如何更进一步利用风能作为研究的方向和重点。在以上背景之下，把直驱同步分析技术作为分析基础，用来深入探讨研究发电机侧变流器拓扑结构，并选择此种方式来控制整个电力系统的运行和维护。选用基于SVPWM的控制技术，将直驱型同步风力发电机侧发电机组的数学模型应用于风力发电系统之中。选择恒风速下的控制策略和最大风能捕获作为机侧变流器的控制策略。在整流器的并联接法当中，最后会得到两个分量，进一步采取自行控制功率运行的办法，验证了机侧风力发电机组和逆向变换器的并接方案是可行有效的。本文最后利用Matlab/Simulink仿真软件来模拟研究，论证了本文方案思路的合理性。

关键词：仿真；SVPWM技术；风力发电；变流器。

Abstract

In today"s world, to realize large-scale transmission and effective use of electricity, wind power is technical skills, the development conditions for the best, the most bright future business a way of generating [1].With the rapid development of science and technology level, wind power in parallel technology, improve the level of power has improved significantly, in the large wind power, under the research topic of related scientific researchers to how to further use of wind power as the research direction and focus.Under the above background, the direct drive synchronous analysis technology, on the basis used to delve into the generator side converter topology, and choose this way to control the operation and maintenance of the whole power system.Selection based on SVPWM control technology, will direct driving type, the mathematical model of synchronous side of wind turbine generator applied in wind power generation system.Choice under the constant speed control strategy and the maximum wind energy capture as machine side converter control strategy.In rectifier and connection method, finally get two component, further to control the operation of power, to verify the machine side wind turbine and reverse converter and the scheme is feasible and effective [2].At last, by using Matlab/Simulink software simulation run, verify the feasibility of this thesis design.

Key words: simulation; SVPWM technology; wind power generation; converter

目录

第一章 绪论 1

1.1 研究的背景和意义 1

1.2 风力发电技术的发展现状 1

1.3直驱型全功率变流器控制策略综述 2

1.3.1全功率变流器的拓扑结构 2

1.3.2机侧变流器控制策略的研究现状 2

1.4公用直流母线技术及特点 2

1.5本论文的主要工作 3

第二章 直驱式风力发电变流器主电路设计 4

2.1 IPM模块的选取 4

2.2直流母线电压的选取 4

2.3直流母线滤波电容的选取 5

2.4滤波电感的选取 5

2.5小结 6

第3章 整流器拓扑结构及原理 7

3.1基本原理及分类 7

3 1. 1 PWM整流器原理概述 7

3.1.2 PWM整流器分类及拓扑结构 8

3.2三相电压型SVPWM整流器主电路结构 8

3.3三相电压型SVPWM整流器工作原理 9

3.4小结 9

第4章 机侧变流器的控制策略研究 10

4.1直驱型风电系统的运行特性 10

4.2机侧变流器的控制策略 10

4.2.1恒风速下的控制策略 10

4.2.2最大风能捕获 11

4.3整流机组并联问题研究 11

4.3.1均流及负荷分配问题的产生 11

4.3. 2直驱同步风力发电系统的并联 11

4.3小结 12

第五章 风力发电机侧变流器仿真 13

5.1 系统仿真内容 13

5.2 系统仿真参数设定 13

5.3系统仿真模型的建立 14

5.4 仿真内容及结果分析 15

致谢 18

参考文献 19

第一章 绪论

1.1 研究的背景和意义

能源的大规模利用是当今人类社会赖以生存和持续发展的一项重要物质保障，伴随着经济全球化进程的不断加快和人口数量的持续不间断的增长，人们对于能源利用的追求也在不断提高，现如今人类正面临着来自能源日趋枯竭和环境急剧恶化的双重压力^[1-3]。发展绿色环保能源产业已成为全球每个国家能源战略的重要认识。纵观全世界全球，风能发电技术的研究已经非常深入和彻底，对人类经济社会的发展起到了非常大的帮助，光明的发展前景和各个国家提供的优惠发展条件，使得风能发电的开发利用得到了迅速发展，同时风能产业也被全球很多国家列为重点发展项目。根据全球最新的风能数据调查表明，全球的风能发电总容量在2010年已经大幅增加了大约38千兆瓦（GW），发电总容量在2013年已经达到了惊人的390千兆瓦（GW）。按照这个发展势头，到2020年这一数据预计风力发电可以满足人类总用电量的13%，而推算到到2040年左右的话，风力发电总体水平会达到大约24%。

我国风力资源储量非常丰富，在全球也处于领先位置。由全国风力资源得到的数据已经证明，全国各地的地面风力总的储量将近45亿千瓦，其中能被有效利用的占到总资源的十五分之一，把一扇风机的高度作为基准，能被国家开采的储存量约占7亿千瓦，相当一大部分存储于中国的西北地区、华北地区、也包括东北地区、青藏高原腹地和东部沿海^[4]。即使我国的风能发电技术开始时落后于其他国家，但是得到了国家相关优惠政策和雄厚资金的大力支持，发展势头异常迅猛，于2010年左右就制定了风力发电装机总容量在2021年左右达到3500万千瓦的相关计划。我国政府制定了一系列政策促进风力发电技术设备的创新和国产，加强自主知识产权的保护，并且补充制定了 “风能产业利用竞标”等一系列相关联措施手段，加快推进风电高端技术的创新发展、国内外市场开拓和一条龙产业规模化，现如今，全球范围内的中国市场已经是风能增长最迅速最具有潜力的市场之一^[5]。

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