文档介绍：哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
工学硕士学位论文
直驱式永磁风力发电机系统电能
控制器设计
高阳
哈尔滨工业大学
2008 年 6 月
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
国内图书分类号:TK89
国际图书分类号:
工学硕士学位论文
直驱式永磁风力发电机系统电能
控制器设计
硕士研究生:高阳
导师:张华强副教授
申请学位:工学硕士
学科专业:电气工程
所在单位:信息科学与工程学院
答辩日期:2008 年 6 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Classified Index: TK89
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Dissertation for the Master Degree in Engineering
DESIGN OF THE CONTROLLER OF
DIRECT DRIVE PMSG WIND POWER
SYSTEM
Candidate: GAO Yang
Supervisor: Associate Prof. Zhang Huaqiang
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Electrical Engineering
School of Information Science and
Affiliation:
Engineering
Date of Defense: June, 2008
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
I
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
利用可再生能源代替传统化石能源,实现人类与自然的和谐相处以及人类
社会的可持续发展,是 21 世纪人类要解决的一大问题。风能以其清洁、可再生
利用、分布广泛等优点成为能源产业关注的重点,其开发利用程度、技术成熟
程度与商业化程度在可再生能源中均居首位。
独立运行的离网型风力发电机系统具有尺寸小、安装使用方便、成本低、
效率高等特点,可用于灵活有效地开发利用沿海地区丰富的风能资源。现已应
用于公路照明、家庭用电等领域。本文的研究目的就是设计一套结构简单可靠、
成本低廉的小功率离网型风力发电机控制系统。本文的主要研究内容有:
首先,分析了当今应用比较广泛的几种风力发电机系统,综合不同风电系
统的利弊,考虑成本、维护以及可靠性等因素,本文选择了无齿轮箱、应用永
磁同步发电机的直驱式系统结构方案。
其次,为将空气动力学、机械学、电机学、电力电子技术等组成风力发电
技术的理论应用于实际风力发电系统中,构建了直驱式永磁同步风力发电机仿
真系统,将数学模型模块化,仿真结果验证了所搭建的风电控制系统的可行性,
同时对硬件电路的设计与参数的选择具有一定的指导意义。
进一步地,设计了风力发电机控制系统中用于电能变换的整流电路、直流
升压电路、逆变电路以及控制电路等电气环节,给出了电气参数的计算方法与
电路结构的设计方案。
最后,在试验室环境中搭建了直驱式永磁风力发电机试验系统并进行了试
验,获得了满足工频负载用电要求的电能,对试验结果进行了理论分析,验证
了所设计系统的正确性和可行性。
关键词风力发电;永磁发电机;仿真;空间矢量调制;数字信号处理器
I
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
To realize the harmonious relationship between human and nature, and guarantee
the sustainable development of our society, one of the greatest problems to be solved
in the 21st century is to take place of the traditional fossil energy with the renewable
energy. With the characters of being clean, renewable and widespread, the wind
energy is