【正文】 行原理，最大功率跟蹤控制原理和方法。確定自己需要做哪些理解，工作，同時對自己所需解決的問題有個清楚的脈絡(luò)。我解決的主要問題有： 掌握直驅(qū)永磁同步風(fēng)力發(fā)電機最大功率跟蹤控制的原理 (1)最佳葉尖速比法 最佳葉尖速比法的基本思想是當(dāng)風(fēng)速變化時，通過測量風(fēng)速和風(fēng)力機固有特性計算出此時的最佳轉(zhuǎn)速，并實時調(diào)整發(fā)電機轉(zhuǎn)速使其始終運行于該最佳轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)最大風(fēng)能跟蹤。該方法需要測量風(fēng)速、轉(zhuǎn)速還需要知道風(fēng)力機固有的葉尖速比曲線，由于風(fēng)速的實時準(zhǔn)確測量較為困難，因此該方法在實際應(yīng)用中存在一些問題。但由于該方法是最大功率跟蹤的最直接實現(xiàn)思想，在風(fēng)速測量精確的前提下，具有很好的準(zhǔn)確性和反應(yīng)速度．因此該方法仍然獲得了一定應(yīng)用。 (2)功率反饋法 功率反饋法的基本思想當(dāng)風(fēng)速變化時，首先測量得到轉(zhuǎn)速，根據(jù)風(fēng)力機同有的最優(yōu)功率曲線計算此時的發(fā)電機輸出參考功率，對發(fā)電機進行功率調(diào)節(jié)保證風(fēng)力發(fā)電機運行在最優(yōu)功率曲線上實現(xiàn)最大風(fēng)能跟蹤。該方法無需測量風(fēng)速，但需測量轉(zhuǎn)速，還需知道風(fēng)力機固有的最優(yōu)功率曲線。相比速度控制，該方法省去了風(fēng)速測量。 (3)登山搜索算法 登山搜索算法原理：給風(fēng)力機施加人為的轉(zhuǎn)速擾動，然后通過測量風(fēng)力機輸出功率的變化來自動搜索發(fā)電機的最優(yōu)轉(zhuǎn)速點。 利用MPPT控制策略設(shè)計一個適合于直接驅(qū)動型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的變流器 不控整流器加BOOST電路加并網(wǎng)PWM變換器結(jié)構(gòu) 為了解決不控整流器加并網(wǎng)PWM變換器并網(wǎng)電壓較低的缺點，在不控整流器和并網(wǎng)PWM變換器之間可以加入一級BOOST升壓電路圖1)，可以有效地提高并網(wǎng)電壓避免并網(wǎng)失敗。 B00ST電路模型分析如圖2 設(shè)整個系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運行。當(dāng)功率開關(guān)S0導(dǎo)通時．電源向電感充電，同時電容向負(fù)載供電，設(shè)導(dǎo)通的時間為ton，此段時間電感上儲存的能量為UdciIdclton。當(dāng)功率開關(guān)截止時電源電感共同向電容C充電并向負(fù)載傳送能量，設(shè)功率開關(guān)截止的時間為toff在此段時間電感上釋放的能量為（UdcoUdci）Idcltoff因電感和電容數(shù)值均較大，因此在充放電過程中可以認(rèn)為充電電流和電容電壓均保持不變。當(dāng)電路處于穩(wěn)態(tài)運行時，一個周期T內(nèi)電感儲存的能量和釋放的能等即UdciIdclton=(UdcoUdci)Idcltoff,Udci=Udco(1D),Idcl(1D)=Idco。由于D≤1，因此該電路是升壓電路。該電路之所以能使輸出電壓高于輸入電壓，關(guān)鍵在于兩個原因：一是電感儲能具有電壓泵升的作用；二是電容數(shù)值較大使電壓近似穩(wěn)定。通過調(diào)節(jié)占空比D可以靈活地調(diào)節(jié)輸出電壓，可以有效地將發(fā)電機出口較低且變化的電壓變換為較高且穩(wěn)定的電壓。 建立數(shù)學(xué)模型。 利用Ｍａｔｌａｂ/ｓｉｍｕｌｉｎｋ軟件對設(shè)計的電路進行仿真研究三、研究步驟、方法及措施 ：一方面對這個課題做一個深刻的理解，另一方面對以前學(xué)過的知識在在再次學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)之上再整合一下，把以前學(xué)過的知識運用起來，對課題評一下。制定研究方案和專題研究計劃，搜索、整理、歸納研究中所獲得的文獻資料，以及怎樣開展研究等等。 ：這個階段是個漫長的過程，在上一階段對研究中所要用的的工作原理及系統(tǒng)功能構(gòu)成有了印象，主要是完成主電路的和控制電路方案選擇，對設(shè)計的系統(tǒng)進行理論分析，系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計與仿真研究。 ：整理研究所有資料，以及參考實驗數(shù)據(jù)并與理論比較，撰寫論文。 方法及措施： 1．文獻資料研究法，查閱與課題相關(guān)的資料，學(xué)校圖書館和學(xué)校電子圖書庫，利用網(wǎng)絡(luò)，搜集材料，有放矢的。 ，在仿真過程，有效利用電腦軟件比如 matlab、simulink和等等做好仿真。 ，通過定量計算把研究電路中各個部分環(huán)節(jié)整合成建立模型，進行近似的理論值計算。 4．咨詢法，.遇到不懂的地方，向老師和同學(xué)請教，在獨立完成畢業(yè)設(shè)計的前提下，在一定程度上與同學(xué)合作。四、研究工作進度 1.（1—4周）查閱資料，學(xué)習(xí)理論知識，了解題目概況、工作原理及系統(tǒng)構(gòu)成。 2.（5—8周）完成主電路和控制電路方案選擇，對所設(shè)計的系統(tǒng)進行理論分析。 3.（9—12周）系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計與仿真研究。 4.（13—16周）系統(tǒng)仿真實驗研究。 5.（17—18周）整理實驗數(shù)據(jù)，并與理論比較，撰寫論文。 主要參考文獻 【1】葉杭冶．風(fēng)力發(fā)電機組的控制技術(shù)【M】．北京機械工業(yè)出版社，2006． 【2】薛清梅．大型海上風(fēng)力發(fā)電的開發(fā)【J】．發(fā)電設(shè)備，2007，2：161．163． 【3】劉吉輝．大型陸上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)綜述【J】．上海節(jié)能，2006，6：53．55， 【4】馬曉爽．風(fēng)力發(fā)電發(fā)展簡史及各類型風(fēng)力機比較概述【J】．應(yīng)用能源技術(shù)，2007，117(9)：24．27． 【5】閔英光．風(fēng)力發(fā)電設(shè)備發(fā)展的大型化海洋化【J】．上海大中型電機，2007，2：14． 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風(fēng)力發(fā)電的不斷發(fā)展過程中，根據(jù)控制方式不同出現(xiàn)了恒速恒頻與變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)，變速恒頻風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最大的優(yōu)點就是當(dāng)風(fēng)速變化時，發(fā)電機的轉(zhuǎn)速可以相應(yīng)地改變，同樣能保證輸出電能的頻率恒定，從而提高了風(fēng)力機的風(fēng)能利用率。如何實現(xiàn)最大功率跟蹤，一直是風(fēng)電機組控制中的熱點問題。 研究主要成果 在風(fēng)力發(fā)電技術(shù)方面，目前實際運用的技術(shù)主要有： (1)定槳距風(fēng)力發(fā)電技術(shù) 定槳距風(fēng)力發(fā)電機組的主要結(jié)構(gòu)特點是：槳葉與輪轂的連接是固定的，即當(dāng)風(fēng)速變化時，槳葉的迎風(fēng)角度不能隨之變化。 (2)變槳距發(fā)電技術(shù) 變槳距風(fēng)力發(fā)電機組與定槳距JxL力發(fā)電機組相比，具有在額定功率點以上輸出功率平穩(wěn)的特點。 (3)主動失速調(diào)節(jié)技術(shù)將被動失速和變槳距調(diào)節(jié)兩種風(fēng)力發(fā)電機組的優(yōu)點相結(jié)合，槳葉采用失速特性，調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用變槳距調(diào)節(jié)。 (4)變速恒頻發(fā)電技術(shù)所謂變速恒頻,就是通過交直交系統(tǒng),先通過電機發(fā)出交流電,作為風(fēng)電,這種電流是不穩(wěn)定的,比如三相橋或者12相整流,把交流轉(zhuǎn)化為直流,然后再用逆變器,通過PWM控制,達到一個穩(wěn)定頻率的三相電流。三、發(fā)展趨勢 在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中兩個主要部件是風(fēng)力機和發(fā)電機。風(fēng)機葉片是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進步的關(guān)鍵核心，風(fēng)力機向著變漿距調(diào)節(jié)技術(shù)、發(fā)電機向著變速恒頻發(fā)電技術(shù)，這是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展的趨勢，也是當(dāng)今風(fēng)力發(fā)電的核心技術(shù)。尤其值得注意的是，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，近幾年來變速恒頻風(fēng)機得到了快速發(fā)展，并成為市場的主流技術(shù)。同時，隨著全功率變流技術(shù)正在興起，無齒輪箱系統(tǒng)的市場份額也在迅速擴大，其取消了沉重的增速齒輪箱，發(fā)電機軸直接連接到風(fēng)機軸上，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速隨風(fēng)速而改變，其交流電的頻率也隨之變化，經(jīng)過置于地面的大功率電力電子變換器，將頻率不定的交流電整流成直流電，再逆變成與電網(wǎng)同頻率交流電輸出。由于它被設(shè)計成在幾乎所有的風(fēng)況下都能獲得較大的空氣動力效率，從而大大地提高了捕捉風(fēng)能的效率。與定速恒頻風(fēng)力機組相比，變速恒頻風(fēng)力機組可以在風(fēng)速低于額定風(fēng)速時，通過調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，盡可能多地捕獲風(fēng)能，同時穩(wěn)定發(fā)電機輸出能的頻率；在風(fēng)速高于額定風(fēng)速時通過變槳距保持額定發(fā)電功率。 存在問題 風(fēng)力發(fā)電機功率由于隨著風(fēng)速的變化而變化，發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化的離散性非常大。另外，發(fā)電機也會經(jīng)常碰到大滯后、時變、非線性負(fù)荷影響，還有葉片上的沉積物、下雨、老化、大氣條件、電網(wǎng)電壓和頻率變化等誤差源和不確定因素，使得控制過程和系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型變得非常復(fù)雜，因此對于風(fēng)力發(fā)電機很難總結(jié)出一個精確的數(shù)學(xué)模型。 主要參考文獻 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