TOP30【优秀毕业论文】独立发电系统中的永磁同步风力发电机的控制仿真.doc文档免费在线阅读

只有功率系数最大时系统才能产生更多的绿色能源所以本文将桨距角定为度。

在设定的桨距角运行的情况下仿真出风力机在各种情况下产生的转矩功率。

由下图可知当风的速度为时风轮的角速度左右时，输出功率最大。

由图可观察其它风速情况下的功率状况。

下图整个系统的机械部分在搭建后可以对这部分进行仿真模拟。

图风力发电机仿真模型风速输出功率风轮角速度图风力机的仿真结果由上图可以看出，风力机的风速无论是还是风力机风轮的角速度都是从零迅速增大，然后经过短时间的震荡就能稳定在最大值不变，从而使得风力机的输出功率也保持在同风速下的最大值，也就是说该仿真系统实现了风力发电的模拟，同时也实现了最大功率的跟踪控制。

逆变电路仿真逆变电路的仿真系统模型如图所示。

在此逆变电路中，带有三种不同性质的负载。

这样可以更好的模拟现实运行状况中出现的故障。

从而使该系统能够更加的贴可使风轮机直输出最优良的功率值。

图最佳叶尖速比法控制原理图在运用最佳叶尖速比控制法时，系统应具有良好实时监测系统，这样可以使监测的实时风速和风轮机的调节的转速达到最优的组合。

不断地进行实时地计算叶，因此需要不停地改变风轮机的速度来不断地迎合当下的风速，这样便可得风力机的叶尖速与风速的比值不断保持在最良好的速比。

不管风轮机在何种风速情况下定可以获到最优的风能功率系数，便功率系数，这样可以使风力机直在最优化的功率曲线上工作。

使得最优化风力发电效率实现。

图风力机功率输出曲线最大功率跟踪控制方法最佳叶尖速比法由于最佳叶尖速比法设定最佳叶尖速比值是个定值情况下风轮机发出的电具有很大的波动性，电能质量无法保证。

当风速在定的数值范围内上下浮动变化时，使风轮机的转速在定的范围内得到控制，这样可使风力机在定的范围内获得比较好的叶尖速与风速之比和较高风能踪风力机的最大功率跟踪的运行原理空气的流动形成风能，在自然界中风能不受人为的控制，因此在利用风力发电时应最大程度地扑捉利用风能，因而，在实际的应用中使风轮机达到最大功率是大重要的研究课题。

这样的用永磁同步发电机转子和风力机直接耦合时，省去齿轮箱，减少了发电机的维护工作，提高了效率，并且降低了噪声。

此外直驱式永磁风力发电系统不需要电励磁装置，具有重量轻效率高可靠性好的特点。

风力机最大功率跟，因此不存在励磁绕组铜损耗问题，比同容量的电励磁式发电机效率高转子上没有滑环，运转更安全可靠电机的重量轻，体积小，制造工艺简便，因此在小型与微型风力发电中被广泛应用。

永磁同步风力发电系统，当采系统的中心部件，另外，直驱式是好的选择，这样可以省去风轮机与发动机之间的变速设备使发电机和其他设备拥有更久使用价值。

永磁发电机特点由于风力机通常运行在比较恶劣的环境下，永磁发电机转子上无励磁绕组电机具有永磁特性，因此该电机不用消耗专门的励磁电源因此减少了电机励磁所需不必要的能耗。

从而，在大多数实际应用风力发电场中同步永磁发电机就成为了最主流的选择。

本文理论上选择永磁同步风力发电机用于发电围的风速变化。

永磁同步风力发电机具有高效率高功率因数等特点已经成开发研究的热点，其在节能环境保护方面具有长远的意义。

另外，该电机拥有较小容积结实不容易出故障而且构造简明。

除此之外，由于永磁发要成倍数高出，在风电场中的交流发电机在低风速区间下可方便地产生电能，且交流机产生的电能成倍于直流机产生的电能。

由上可知，在实际应用的风场中交流机可在较大范围的风速中产生电能，而直流机则无法适应该范流发电机发电功率的功率系数相对较高。

因而得到了广泛的应用。

在风电场中经风轮机的能量变换产生的交流电可以通过整流逆变设备将满足要求的电能提供给用用户。

大多数交流发电机发电的效率相比于直流发电机发电的效率电机，风力发电机是种可以将由空气流动产生的动能转化电能的种设备。

直流电机及交流电机是目前发电机的两大类，在交流发电机中包含同步发电机异步发电机两种。

在大多数风电场中选用同步永磁交流发电机。

交代表叶尖线速度代表风轮角速度风力发电的技术风力发电是种绿色环保可持续的发电途径，风力发电技术同样是项需要不断检测验证更新的技术。

系统中最为核心的个环节为风力发叶尖速比风轮的叶尖圆周速度与风速的比值来衡量，称作叶尖速比，可以表示为上面表达式中，代表风轮转速代表风轮叶尖半径代表实时风速，代表空气密度代表实时风速极限已经验证了最大风能功率系数约等于，是理论上的峰值。

风能功率系数可以表示为上面表达式中，代表风轮机功率。

力机叶片面积代表风能利用系数代表风力机传动效率代表风力机电效率风轮机的功率系数空气的流动产生风能，通常情况下用风能密度来衡量风能的大小。

上面表达式中，力机叶片面积代表风能利用系数代表风力机传动效率代表风力机电效率风轮机的功率系数空气的流动产生风能，通常情况下用风能密度来衡量风能的大小。

上面表达式中，代表空气密度代表实时风速极限已经验证了最大风能功率系数约等于，是理论上的峰值。

风能功率系数可以表示为上面表达式中，代表风轮机功率。

叶尖速比风轮的叶尖圆周速度与风速的比值来衡量，称作叶尖速比，可以表示为上面表达式中，代表风轮转速代表风轮叶尖半径代表实时风速代表叶尖线速度代表风轮角速度风力发电的技术风力发电是种绿色环保可持续的发电途径，风力发电技术同样是项需要不断检测验证更新的技术。

系统中最为核心的个环节为风力发电机，风力发电机是种可以将由空气流动产生的动能转化电能的种设备。

直流电机及交流电机是目前发电机的两大类，在交流发电机中包含同步发电机异步发电机两种。

在大多数风电场中选用同步永磁交流发电机。

交流发电机发电功率的功率系数相对较高。

因而得到了广泛的应用。

在风电场中经风轮机的能量变换产生的交流电可以通过整流逆变设备将满足要求的电能提供给用用户。

大多数交流发电机发电的效率相比于直流发电机发电的效率要成倍数高出，在风电场中的交流发电机在低风速区间下可方便地产生电能，且交流机产生的电能成倍于直流机产生的电能。

由上可知，在实际应用的风场中交流机可在较大范围的风速中产生电能，而直流机则无法适应该范围的风速变化。

永磁同步风力发电机具有高效率高功率因数等特点已经成开发研究的热点，其在节能环境保护方面具有长远的意义。

另外，该电机拥有较小容积结实不容易出故障而且构造简明。

除此之外，由于永磁发电机具有永磁特性，因此该电机不用消耗专门的励磁电源因此减少了电机励磁所需不必要的能耗。

从而，在大多数实际应用风力发电场中同步永磁发电机就成为了最主流的选择。

本文理论上选择永磁同步风力发电机用于发电系统的中心部件，另外，直驱式是好的选择，这样可以省去风轮机与发动机之间的变速设备使发电机和其他设备拥有更久使用价值。

永磁发电机特点由于风力机通常运行在比较恶劣的环境下，永磁发电机转子上无励磁绕组，因此不存在励磁绕组铜损耗问题，比同容量的电励磁式发电机效率高转子上没有滑环，运转更安全可靠电机的重量轻，体积小，制造工艺简便，因此在小型与微型风力发电中被广泛应用。

永磁同步风力发电系统，当采用永磁同步发电机转子和风力机直接耦合时，省去齿轮箱，减少了发电机的维护工作，提高了效率，并且降低了噪声。

此外直驱式永磁风力发电系统不需要电励磁装置，具有重量轻效率高可靠性好的特点。

风力机最大功率跟踪风力机的最大功率跟踪的运行原理空气的流动形成风能，在自然界中风能不受人为的控制，因此在利用风力发电时应最大程度地扑捉利用风能，因而，在实际的应用中使风轮机达到最大功率是大重要的研究课题。

这样的情况下风轮机发出的电具有很大的波动性，电能质量无法保证。

当风速在定的数值范围内上下浮动变化时，使风轮机的转速在定的范围内得到控制，这样可使风力机在定的范围内获得比较好的叶尖速与风速之比和较高风能功率系数，这样可以使风力机直在最优化的功率曲线上工作。

使得最优化风力发电效率实现。

图风力机功率输出曲线最大功率跟踪控制方法最佳叶尖速比法由于最佳叶尖速比法设定最佳叶尖速比值是个定值，因此需要不停地改变风轮机的速度来不断地迎合当下的风速，这样便可得风力机的叶尖速与风速的比值不断保持在最良好的速比。

不管风轮机在何种风速情况下定可以获到最优的风能功率系数，便可使风轮机直输出最优良的功率值。

图最佳叶尖速比法控制原理图在运用最佳叶尖速比控制法时，系统应具有良好实时监测系统，这样可以使监测的实时风速和风轮机的调节的转速达到最优的组合。

不断地进行实时地计算叶尖速与风力机实时比值，得出实时数值不断地与最优叶尖速比值实行即时对比。

然后用比例积分调节控制器处理以上产生的实时差值，来进行对风力机速度的实时调节，由上以获得最优的叶尖速比值。

此方法，虽然比较容易进行推进。

但受发电机变速范围的限制实际风轮速度范围远小于有效风速的变化范围，因此低风速叶尖速比肯定高于最优叶尖速比。

易于实现，控制简单是叶尖速比法的优点缺点是由于风速的测量较为困难，可能会导致控制的不精确，但是现在的风速计的精确性越来越高，该方法的控制精度也得到了有效的改善和提高。

功率信号反馈法在先前知晓最优功率曲线的情况下功率反馈信号控制法才可以得到有效地运用，在不断进行风轮机实时转速测量后将风轮机的实时转速与最优的功率曲线进行比较，对应的所得到的最佳功率与风轮机的最终输出功率来进行对比，随后改变风轮机实时转速，使风轮机的实时转速不断保持在最优转速，由上可以得到最优功率。

图功率信号反馈法控制原理图风轮机输出的实时功率在较小的范围内进行波动。

因而在测量时只应测量风轮的实时转速，不再需要实时风速的测量。

然而这种控制理论需要定的前提准确无误地绘测出风轮机