摘要：本文以风能发电装置为研究对象，在分析风能发电装置特点的基础上设计了直驱式风力发电系统。通过对直驱式风力发电装置的建模分析，建立了直驱式风力发电系统模型、风机模型、直驱永磁同步发电机模型、背靠背电力电子变换器模型，并研究了功率最大捕获的控制方案，以及研究了最大功率捕获的控制。策略是通过控制最大功率利用率控制最佳叶尖速比。本文总结了目前的现状和发展前景国内外现有的风力发电系统。介绍发电设备，并结合成熟建立风力发电系统的技术。建立风力发电设备的Matlab/Simulink模型，通过数字仿真，整体性能系统预测。本文对风能发电机组的螺旋桨模型、永磁直驱发电机、控制系统等进行系统介绍，并对系统进行了仿真研究，从而为将来实际应用提供参考方案。

关键词：风能；风机；发电机；控制系统；仿真

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摘要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1 风能开发背景-1

1.1.1 风能特性-1

1.2.1 世界风能储量与分布-2

1.1.3 中国风能储量及其分布-2

1.2 风能发电技术研究现状-3

1.2.1 风能发电装置研究-3

1.3 本课题主要研究目的及内容-5

1.3.1 本课题主要研究目的-5

1.3.2 本课题主要内容-5

第二章  风能发电机整机模型-6

2.1 叶轮模型-6

2.2 永磁同步发电机数学模型-8

第三章  风能发电机变流器及控制器-13

3.1 全功率变流器的拓扑结构-13

3.1.1 不受控整流器+晶闸管逆变器-13

3.1.2 整流器电压源+ PWM的非控制转换器-13

3.1.3 不受控整流器+恒定/直流放大器+脉冲电压源PWM-14

3.1.4 背靠背双PWM变流器-15

3.1.5 变流器模型-16

3.2 控制器模型-18

3.2.1 发电机侧变换器控制器模型-18

3.2.2 网络侧变换器控制器模型-19

3.2.3 基于永磁发电机的风能发电系统模型-21

第四章  仿真研究-24

4.1 仿真结果-24

4.2 AB相间短路-27

4.3 无穷大电源电压跌落故障-29

第五章 论文结论与展望-32

5.1 论文结论-32

5.2 展望-32

结束语-33

致  谢-34

参考文献-35