永磁直驱风力发电并网逆变器的仿真研究开题报告

1、说明根据南京工程学院毕业设计（论文）工作管理规定，学生必 须撰写毕业设计（论文）开题报告，由指导教师签署意见、教研 室审查，系教学主任批准后实施。开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审 查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成， 开题报告不合格者不得参加答辩。毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其 中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文 表达。第一次出现缩写词，须注出全称。本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描 述，应不少于2000字，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网 上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论

2、。开题报告检查原则上在第24周完成，各系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况总结报告。毕业设计（论文）开题报告学生姓名学号专业电力工程及英自动化指导教师姓名职称所在院部电力工程学院课题来源自拟课题课题性质工程技术研究课题名称永磁直驱风力发电并网逆变器的仿真研究毕业设计的 内容和意义内容：（1）了解永磁直驱变速恒频风力发电的研究现状，网侧变流器存在的主要问题和 国内外的解决方法；（2）逆变电路拓扑结构，优缺点比较和选择；（3）逆变电路的设计和数学模型建立：（4）控制策略的分析比较和选择：（5）学习 Matlab 的 Simulink；（6）建立逆变器的仿真模型。进行仿真实验；（7）仿真结果和

3、理论分析进行比较；（8）分析存在的问题，提出改进描施意义：随着全球能源危机和环境污染的加剧，风能、光伏发电等可再生淸洁能源己经 日益引起人们的广泛关注，风能以其取之不尽、用之不竭、无污染的特点而备受人 们青睐。从目前的大功率并网和技术成本等综合考虑，风力发电无疑是目前技术最 成熟、最具有规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。随着电力电子变 流技术的发展，永磁宜驱风力发电系统常采用交一直一交的接入方式，即先把发电 机输出的交流电变成直流，然后再逆变成工频交流电接入用户或电网。目前，直驱 式风力发电系统以其在并网发电中体现的优势而受到研究者的亲睐。我国的风力发电现状我国的风力发电始于20世

4、纪50年代后期，在吉林、辽宁、新疆等省建立了单 台容量在10kW以下的小型风力发电场，但貝后就处于停滞状态。风力发电从1991 年起开始步入了逐步推广阶段，到1995年，全国共建成了 5座并网型风电场，装 机总容呈:为36.1MW,最大单机容量为500RW. 1996年后，风力发电进入了扩大 建设规模的阶段，其特点是风电场规模和装机容量均较大，最大单机容虽:为 1500kWo风电包括离网运行的小型风力发电机组和大型并网风力发电机组，技术 已基本成熟。到2006年底，全国已建成约90个风电场，已经建成并网发电的风 场主要分布在新廻、内蒙、广东、浙江、河北、辽宁等16个省区，装机总容量达 到约26

5、0万千瓦。永磁直驱式风力发电机组建模及仿真研究2.1永磁直驱式风力发电系统结构文献综述电阀二极三相交流发电机转速约每分钟3000转，四极三相交流发电机转速约每分 钟1500转，而风力机转速较低，小型风力机转速约每分钟最多几百转，大中型风 力机转速约每分钟几十转甚至十几转，必须通过齿轮箱增速才能带动发电机以额左 转速旋转。不用齿轮箱用风力机浆叶直接带动发电机旋转发电是可行的，这必须采 用专用的低转速发电机，称之为直驱式风力发电机。首先将风能转化为频率变化、 幅值变化的交流电，经过整流之后变为直流，然后经过三相逆变器变换为三相恒频 交流电连接到电网通过中间电力电子变化环Vlo 、P Cr门*|专吟

6、住A團1直驱式风力发电系统的结构2.2风力发电机组建模及仿真研究风力发电技术的发展要求我们加深对风力发电机组动态性能的了解程度，而建 立模型并对其进行仿真是对一个系统进行研究的有效手段。介绍了风力发电系统的 建模方法，分析比较了各种方法的特点与不足:然后对风力发电系统中风速、传动部 分、发电机等各个部分的模型进行了总结，分析了各个模型的特点;最后介绍了目前 常用的仿真软件,以及风电机组的仿真模型。Z源逆变器工作原理及控制方法研究3.1传统电压型逆变器缺陷于变换器启动时Z源电容电压为零，启动时存在输入电压源一功率二极管一Z 源电容一逆变桥功率开关体二极管一Z源电容的电流通路。启动时输入电流非常

7、大，将Z源电容电压瞬时充到0.5Vdc,此后，电路中感容开始谐振，导致Z源电 感电流与电容电压大大超过稳态值，这些都有可能损坏变换器。3.2 Z源逆变器基本原理功率逆变器分为电压源逆变器和电流源逆变器，电压源逆变器叫“V源逆变 器“：电流源逆变器叫T源逆变器“。Z源逆变器就是“阻抗源逆变器“，Z源逆变 器是用一个独特的阻抗网络将电源和变换电路相耦合的新型逆变器，因而它拥常规 逆变器所不具备的既能升压又能降压的特性。3.3逆变器开关管调制方法的仿真研究这部分主要从正弦脉宽调制技术，空间矢量脉宽调制技术，调制方法的Matlab 建模及仿真等三个方而来进行介绍。Z源逆变器并网控制策略研究文献综述4.

8、1并网控制要求Z源逆变器由于采用独特的阻抗网络，可利用桥臂直通实现升压，实现了与两级 系统类似的功能同时传统桥臂的死区设置被省去，可改善输岀波形的质量,减小并 网电流的谐波.基于单级准Z源逆变器的结构简单、可靠性高等优势,将这种新型逆 变器应用于发电系统，分析了准Z源逆变器的拓扑结构及工作原理，论述了基于三次 谐波注入的升压控制，并对准Z源逆变器并网控制系统进行设计，从而满足并网的要 求.4. 2Z源逆变器并网电流控制策略研究4. 3基于Z源逆变器的风电系统控制策略根据相应的数学模型设计出控制系统，再结合风力机的特性以及Z源逆变器的 工作特性给出最大功率点的跟踪方法。文献综述主要参考文献：张强

9、,张崇巍，张兴，谢震.风力发电用大功率并网逆变器研究J.中国电机工程 学报,2007,(16).李小华，宜驱风力发电网侧变流控制系统的研究与开发D.湖南大学，2009.宋平岗，赵莉风力发电系统中逆变器的研究J电力电子技术，1999, (02).徐阳风力发电机组网侧变流装置的研究D.内蒙古科技大学,2009李友红潢守逍.风力发电系统中PWM并网逆变器的研究J.电气应用，2006, (10).姚为正，宋运昌，刘刚，赵瑞杰.1.5MW永磁直驱风电机组并网变流器的研制J. 电气传动.2009,(12).邵文昌.风力发电网侧变流器控制策略研究D.合肥工业大学,2009刘明.直驱风力发电系统逆变装置的研究

10、D.大连理工大学,2006.刘军,周国仲风力发电并网变流器的设计J.低压电器.2009.(19)Seung Ho Song, Shin il Kang. Implementation and Control of Grid Connected AC-DC-AC Power Converter for Variable Speed Wind Energy Conversion System .Applied Power研究内容了解永磁直驱变速恒频风力发电的研究现状，网侧变流器存在的主要 问题和国内外的解决方法；逆变电路优缺点比较和选择；逆变电路的设计；控制策略的分析比较和选择；计算机仿真第4周研读和查阅大量中英文资料第5周英文资料的翻译和开题报告第6周逆变电路拓扑结构，优缺点比较第7周逆变电路的选择第8周逆变电路的设计第9周数学模型的建立研究计划第10周控制策略的分析比较第11周控制策略的选择第12周仿真模型的建立第13周仿真实验第14周仿真结果和理论分析比较第15周系统进一步完善第16周整理材料，撰写论文，修改论文，论文答辩特色与创新采用永磁风力发电机，不仅可以提高发电机的效率，而且能在增大电机容量的 同时，减少体积，并且因为发电机采用了永