文档介绍：硕士学位论文

直驱式永磁电机在高空风力发电中的应用
研究

APPLICATION RESEARCH ON DIRECTLY
DRIVEN PERMANENT GENERATOR
IN HIGH-ALTITUDE WIND POWER

和月磊

哈尔滨工业大学
2011 年 6 月
国内图书分类号:TM614 学校代码:10213
国际图书分类号: 密级:公开

工学硕士学位论文

直驱式永磁电机在高空风力发电中的应用研
究

硕士研究生: 和月磊
导师: 王新生副教授
申请学位: 工学硕士
学科: 控制科学与工程
所在单位: 信息科学与工程学院
答辩日期: 2011 年 6 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index: TM614
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Dissertation for the Master Degree in Engineering

APPLICATION RESEARCH ON DIRECTLY
DRIVEN PERMANENT GENERATOR IN
HIGH-ALTITUDE WIND POWER

Candidate: He Yuelei
Supervisor: Associate Prof. Wang Xinsheng
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Control Science and Engineering
Affiliation: School of Information Science and
Engineering
Date of Defence: June, 2011
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
在追逐绿色电力的热潮中,人们不断寻求新的绿色能源,在对陆地以及海
上风力发电进行了研究开发后,近年来人们又将目光投向高空,提出了高空风
力发电的概念,即用高空风能捕获装置驱动发电机进行发电。本文主要研究直
驱式永磁电机在高空风力发电中的应用。
首先,对直驱式永磁风力发电机组进行了详细分析,根据机组各个部分的
动态特性,建立其数学模型;对机组的控制系统进行分析,建立控制系统模型,
并进行了仿真研究,仿真结果验证了数学模型的正确性和控制策略的有效性。
然后,对风力发电机组最大功率追踪算法进行研究。对比现有的最大功率
追踪方法,选择了爬山搜索法进行研究分析;针对传统爬山搜索法所固有的缺
陷,对其进行了改进;搭建仿真模型对改进的变步长爬山搜索法和三点比较法
进行了仿真研究,仿真结果表明,改进后的爬山算法提高了系统的稳定性,更
加适用于高空风力发电系统的控制。
最后,研究分析了高空风力发电在实际应用中的偏航、解缆问题,采用了
基于应力偏差检测的风向检测方法,并进行理论分析;结合现有的高空风力发
电经验,与塔筒式风力发电相比较,运用容量因数分析了高空风力发电在实际
运行时的经济性;从技术、经济和所面临的困难等方面对高空风力发电的应用
前景进行了展望。

关键词:高空风力发电;最大功率追踪;爬山算法;永磁电机;风向检测

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哈尔滨工业大学工学硕士论文
Abstract
The upsurge of chasing on green power, led to people seeking for new green
energy. After research and development the on land and sea wind power, in recent
years, people turning their attention to high altitude, and put forward the concept of
high-altitude wind power, which is use the high-altitude wind capture device driving
generators to conduct electricity. Thi