摘 要:由于像化石能源这类不可再生能源的越来越少以及生态环境的不断恶化，许多国家已经开始注重对新的可再生能源的研究.因为风能较其他新能源容易开发，性价比高，所以风能利用已经得到了的很大的发展，最普遍的利用形式便是风力发电.而怎样实现最大风能捕获，把风能风能的利用程度最大化，已成为了风力发电研究的重点.

    本文介绍了风力发电技术的研究现状，包括风速、风力机和双馈电机的理论知识，分析了不同风速下风电机组的运行状态和功率流动关系；建立了dq旋转坐标下的双馈电机数学模型，介绍了基于定子磁场定向的双馈电机矢量控制策略.接着又分析了最大风能跟踪方法的工作原理和目前主要的几种跟踪方法的优缺点，然后本文提出了一种改进的变步长爬山法.

    最后在MATLAB环境下，基于数学模型的分析建立了风力机、传动链、双馈电机矢量控制、变步长MPPT模块的仿真模型；在模拟的随机风速下，进行了最大风能跟踪的仿真分析，验证了爬山法在实现最大风能捕获工作中的有效性.

关键词：风力发电；双馈电机；最大风能捕获；爬山搜索法

 

目录

摘要

abstract

第1章 绪论-1

1.1课题研究目的和意义-1

1.2国内外风力发电发展现状-1

1.3最大风能跟踪方法-2

1.4本文主要研究内容-2

第2章 变速恒频双馈风力发电系统基本原理及数学模型-3

2.1变速恒频双馈风力发电原理-3

2.1.1双馈风力发电原理-3

2.1.2机组的运行状态分析-4

2.2风力机和风速的基础理论-5

2.2.1风能的贝茨理论-5

2. 2. 2风力机的基本特性-6

2. 2. 3风速的数学模型-7

2.3传动链数学模型-8

2.4双馈电机的运行特性和数学模型-9

2.4.1双馈电机运行的基本原理-9

2.4.2双馈电机的功率流动关系-9

2.4.3双馈发电机的数学模型-10

2.5风力发电机的控制原理-13

2.5.1双馈电机的矢量控制-13

2.52转速控制方式-15

2.5.3 型定子磁链以及角度观察方法-16

2.6本章小结-16

第3章 最大风能跟踪控制方法设计-17

3.1最大风能跟踪控制原理-17

3.2几种最大风能跟踪控制策略比较-18

3.2.1叶尖速比法-18

3.2.2功率反馈法-18

3.2.3爬山搜索法-19

3.3 本文采用的最大风能跟踪方法-20

3.3.1改进的变步长爬山法-20

第4章 系统建模与仿真分析-23

4.1小型风电系统仿真建模-23

4.1.1风力机模型-23

4.1.2传动链模型-24

4.1.3控制模型-24

4.2   改进步长的MPPT仿真模型-25

4.3基于随机风速下爬山算法的仿真与分析-25

4.4 仿真结果分析-27

4.5本章小结-27

第5章 结论与展望-29

5.1结论-29

5.2不足之处及未来展望-29

参考文献-30

致  谢-31