最大功率跟踪控制在直驱型风力发电系统中的应用论文.doc

最大功率跟踪控制在直驱型风力发电系统中的应用毕业论文 目 录 摘要 4 Abstract 5 第1章 绪论 9 1.1 课题背景 9 1.1.1 全球风电产业的发展现状及前景 9 1.1.2 我国发展风力发电的必要性 10 1.2 风力发电技术的现状及发展 13 1.4 论文的内容安排 16 1.4.1主要研究工作 16 1.4.2论文结构安排 17 第2章 风力发电系统介绍 18 2.1 风力发电的理论基础 18 2.2 风力发电机的组成结构 21 2.3 风力机的分类及功率控制方法 22 2.4 本章小结 25 第3章 最大功率点跟踪控制系统的设计 26 3.1 最大功率点跟踪算法的分类 26 3.1.1 叶尖速比控制算法Tip-Speed—Ratio(TSR)Control 26 3.1.2 功率信号反馈算法Power Signal Feedback(PSF)Control 27 3.1.3 登山搜索算法Hi ll-climb Searching(HCS)Control 28 3.2 最大功率点跟踪控制系统的设计 31 3.3 本章小结 37 第4章DC／Dc变换器的设计 38 4.1 DC/DC变换器概述 38 4.2 DC/DC变换器参数设计及其仿真 39 4.3 本章小结 42 第5章变速风力发电系统的仿真与分析 43  第1章 绪论 1.1 课题背景1.1.1 全球风电产业的发展现状及前景 在政策的鼓励下，2003-2007年，全球风电平均增长率为24．7％。2007年，全球大约生产了2000亿千瓦时风电电力，约占全球电力供应的1％，全球风电新增装机容量约为2000万千瓦，累计装机9400万千瓦。2008年风电成为非水电可再生能源中第一个全球装机超过1亿千瓦的电力资源。作为能源领域增长最快的行业，风电行业共为全球提供了近20万个就业机会，仅2006年风电场建设投资就接近170亿欧元。 目前在全球范围内，欧洲和美国在风电市场中占统治地位，其中德国是目前风电装机容量最大的国家，装机容量超过2000万千瓦，美国和西班牙也都超过了1000万千瓦。印度是除美国和欧洲之外新增装机容量最大的国家，装机总量也超过了600万千瓦。 风电与火电等传统电力相比，最大的竞争劣势就是成本较高、经济性不好。经过30年的努力，随着市场不断扩展，风电的成本也大幅度下降，每千瓦时风电成本由20世纪80年代初的20美分下降到2007年的4-6美分。在风能资源较好的地方，风电完全可以和燃煤电厂竞争，在某些地区甚至可以与燃气电力匹敌。尽管风电还存在着如电网适应能力、风能资源预报水平、海上风电发展等方面的问题，但在市场逐步扩大、技术和产业成熟度不断提升、与常规能源相比的经济性优势逐步凸显、特别是政策环境前景非常明朗的情况下，世界各国都对风电发展充满了信心。全球风能理事会对风力发电的成本下降进行了研究，认为风力发电的成本下降60％依赖于规模化发展，40％依赖于技术进步。估计到2020年，陆上风机的总体造价还可以下降20％-25％，海上风机的造价可以降低40％以上，发电成本可以同幅下降。欧美都公布了2030年风电发展目标，提出了2030年风电满足20％甚至更多电力需求的宏大目标，届时都将发展约3亿千瓦的规模，这也为全球风电的长期发展定下了基调。国际能源署2008年颁布的((2050年能源技术情景》判断，2010-2050年，全球风电平均每年增加7000万千瓦，风电将成为一个庞大的新兴电力市场。 随着风电技术的同趋成熟，依靠风力发电来增加能源供应的方式越来越受到世界各国的青睐。以欧美等发达国家为代表，全球风电呈现出规模化发展态势。 1.1.2 我国发展风力发电的必要性 人类利用风能的历史可追溯到中世纪甚至更早，最初是将风能转换为机械能，以后则是电能。我国利用风能的历史悠久，迄今已经有数千年，是世界上利用风能最早的国家之一。远在三千年前，就有了风帆航运，在一千七百年前发明了帆布风车提水机，主要用于农田灌溉、盐池提水、风力磨粉等。 随着中国经济发展的提速，社会发展日新月异，人民生活水平不断提高，但是这很大程度上是以牺牲大量资源、破坏生态环境为代价的。我国能源发展面临的问题日益突出，概括起来主要有四个方面： (1)能源资源总量少，优质资源尤其短缺 中国人均拥有能源只有世界平均值的40％，特别是中国石油资源量严重不足，最终可开采储量仅占世界石油可采储量3％左右，剩余可开采储量仅占世界剩余可开采石油储量的1．8％。因此，中国能源供应将面临长期后备资源不足，特别是优质能源短缺的问题。 (2)能源利用技术落后，能源利用效率低 目前，中国在能源利用技术方面与世界其他国家存在着较大的差距，能源效率仅为32％，约低于世界平均水平10个百分点；单位GDP能源消耗是美国的3