风力发电系统最大功率追踪控制方法的分析与仿真毕业论文.doc
《风力发电系统最大功率追踪控制方法的分析与仿真毕业论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《风力发电系统最大功率追踪控制方法的分析与仿真毕业论文.doc(58页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、风力发电系统最大功率追踪控制方法的分析与 仿真 Analysis and Simulation on Maximum Power Point Tracking Control Method of Wind Power by Zhang Peinan Supervisor: Associate Professor Su Hongyu Hei long jiang University Cambridge college May 2012 毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教
2、师 的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以 标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究 成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而 使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均 已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日 期: 使用授权说明使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文) 的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本; 学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与 阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手
3、段保存论 文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名: 日 期: 学位学位论论文原文原创创性声明性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名: 日期: 年 月 日 学位学位论论文版文版权权使用授使用授权书权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定, 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印
4、件和电子版, 允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期: 年 月 日 导师签名: 日期: 年 月 日 指导教师评阅书指导教师评阅书 指导教师评价:指导教师评价: 一、撰写(设计)过程 1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格 2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格 3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格 4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;
5、设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格 5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格 二、论文(设计)质量 1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格 2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格 三、论文(设计)水平 1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格 2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格 3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格 建议成绩:建议成绩: 优优 良良 中中 及格及格 不及格不及格 (在所选等级
6、前的内画“”) 指导教师:指导教师: (签名) 单位:单位: (盖章) 年年 月月 日日 评阅教师评阅书评阅教师评阅书 评阅教师评价:评阅教师评价: 一、一、论论文(文(设计设计) )质质量量 1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格 2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格 二、二、论论文(文(设计设计)水平)水平 1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格 2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格 3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不
7、及格 建议成绩:建议成绩: 优优 良良 中中 及格及格 不及格不及格 (在所选等级前的内画“”) 评阅教师:评阅教师: (签名) 单位:单位: (盖章) 年年 月月 日日 I 教研室(或答辩小组)及教学系意见教研室(或答辩小组)及教学系意见 教研室(或答辩小组)评价:教研室(或答辩小组)评价: 一、答一、答辩过辩过程程 1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格 二、二、论论文(文(设计设计) )质质量量 1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规
8、范? 优 良 中 及格 不及格 2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格 三、三、论论文(文(设计设计)水平)水平 1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格 2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格 3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格 评定成绩:评定成绩: 优优 良良 中中 及格及格 不及格不及格 (在所选等级前的内画“”) 教研室主任(或答辩小组组长):教研室主任(或答辩小组组长): (签名) 年年 月月 日日 教学系意见:教学系意见: 系主任:系主任: (
9、签名) 年年 月月 日日 II 毕业设计毕业设计(论文论文)任务书任务书 毕业设计毕业设计(论文论文)题目:题目: 风力发电系统最大功率追踪控制方法的分析与仿真风力发电系统最大功率追踪控制方法的分析与仿真 设计设计(论文论文)的基本内容:的基本内容: (1)了解风机发电机的工艺机理; (2)建立风力发电系统模型; (3)讨论风电系统最大功率调节方法; (4)以 MATLAB 为工具,对上述研究进行仿真。 毕业设计毕业设计(论文论文)专题部分:专题部分: 题目:题目: 设计或论文专题的基本内容:设计或论文专题的基本内容: 学生接受毕业设计学生接受毕业设计(论文论文)题目日期题目日期 第第 2 周
10、周 指导教师签字:指导教师签字: 2012 年年 3 月月 8 日日 III IV 风力发电系统最大功率追踪控制方法的分析与仿真 摘 要 能源、环境是当今人类生存和发展所需要解决的紧迫问题。常规能源如:煤、石 油、天然气等,不仅资源有限,而且其应用时造成了严重的环境问题。而风能最为一 种清洁可再生能源,发展迅速,已经成为世界新能源最主要的发展方向之一,因此, 对风能的开发和利用已经受到了世界各国的高度重视。本文以直驱式永磁同步风力发 电系统为例,对目前常用的几种风力发电系统最大功率跟踪控制方法进行了讨论和比 较,并以其中的一种方法为例进行了仿真验证。 本文在分析国内外风力发电的现状以及风电产业
11、现状的基础上,首先介绍了风力 发电系统的总体结构和各组成部分的结构及其运行原理,分析了风力发电机最大功率 跟踪控制的基本原理和方法,比较了最佳叶尖速比控制、最佳功率曲线控制和爬山搜 索法。基于他们的数学模型在 MATLAB/SIMULINK 中分别搭建了包括风力机气动模 型、坐标系下永磁发电机模型和控制系统模型等,在此基础上建立了直驱式永磁风dq 力发电系统的模型,并采用最佳叶尖速比控制法,对风力机在额定风速以下进行了仿 真,通过仿真验证了该方法的控制效果。 关键词:风力发电;最大功率点跟踪;风力机模拟;仿真 V Analysis and Simulation on Maximum Power
12、 Point Tracking Control Method of Wind Power Abstract The environment and energy are urgent problems of survival and development of human .Mainly, Conventional energy like coal,oil and natural gas is not only restricted ,but also causing serious air pollution .As a clean and renewable energy , the w
13、ind power has gotten a quick development and become one of the most promising new energies. Therefore, the utilization of wind power development is regarded by many countries in the world. By taking direct-drive permanent magnet synchronous wind power system as an example, several maximum power poin
14、t tracking control method of the current wind power generation system is discussed and compared in this paper, then one of the methods is simulated and verified. Based on the current status and foreground of wind power industrial home and abroad, the paper firstly describes the structure and composi
15、tion of wind turbines operating principle, and secondly analysis maximum power of the wind turbine control principles and methods, and then compares the optimum tip speed ratio control, the best power curve control, and mountain climbing search method. Then a model of permanent magnet direct drive w
16、ind turbine is built in MATLAB/SIMULINK based on the mathematical model, include rotor model, permanent magnet generator model and the control system model. And the simulation models are used to validating the method of the optimum tip speed ratio control below the rated wind speed. Keywords:Wind Po
17、wer; MPPT; Simulation of Wind Turbine; Simulation VI 目 录 毕业设计毕业设计(论文论文)任务书任务书.I 摘摘 要要II ABSTRACT.III 第一章第一章 绪论绪论.1 1.1 课题背景1 1.1.1 世界能源消费现状 1 1.1.2 国外风能资源与开发现状 3 1.1.3 国内风能资源的开发与现状 4 1.2 风力发电技术现状及发展5 1.2.1 风力发电技术现状 5 1.2.2 风力发电技术的发展 7 1.3 主要研究内容9 第二章第二章 风力发电系统介绍风力发电系统介绍.11 2.1 风力发电系统的总体结构11 2.1.1 风力
18、机 11 2.1.2 发电机 12 2.2 风力发电系统的理论基础13 2.2.1 风能的计算 13 2.2.2 风能的贝兹理论 14 2.2.3 叶尖速比 15 2.2.4 风力机特性 16 2.3 本章小结18 第三章第三章 风力发电系统最大风能跟踪控制方法分析风力发电系统最大风能跟踪控制方法分析.19 3.1 最大风能跟踪的理论基础19 3.2 最大风能跟踪的算法19 3.2.1 最佳叶尖速比法 20 3.2.2 功率反馈法 20 VII 3.2.3 爬山搜索法 22 3.3 本章小结23 第四章第四章 风力发电系统的建模与仿真风力发电系统的建模与仿真.25 4.1 MATLAB/SIM
19、ULINK 简介25 4.1.1 MATLAB 简介25 4.1.2 SIMULINK 简介.26 4.2 永磁直驱风力发电系统建模26 4.2.1 风力机的建模 27 4.2.2 发电机的建模 27 4.2.3 发电机转矩模型 29 4.2.4 控制系统模型 29 4.2.5 最佳转速计算模块 31 4.2.6 系统模型 31 4.3 系统仿真32 4.4 本章小结33 第五章第五章 结束语结束语.35 参考文献参考文献.37 致致 谢谢.39 - 1 - 第一章 绪论 1.1 课题背景 能源是社会经济发展的重要物质基础和人类生活必需的物质保证。随着化石能源 的日趋枯竭及人类生存环境的逐渐恶
20、化,新的无污染接替能源可再生能源已引起 了世界各国的高度重视。可再生能源主要是指水能、太阳能、风能、生物质能、地热 能和海洋能等自然能源,这些能源既不存在资源枯竭问题,又不会对环境构成威胁。 可再生能源技术包括开发和利用可再生能源的各种技术。国内外可再生能源的一个重 要应用领域就是发电。用来发电的可再生能源主要有风能、太阳能、生物质能、地热 能等,所对应的发电技术有风力发电技术、光伏发电技术、生物质能发电技术和地热 发电技术。但从可再生能源的发展和利用来看,风能是世界上增长最快的能源,年增 长率达 27%。 1.1.1 世界能源消费现状 当前,包括我国在内的绝大多数国家都以石油和煤炭等矿物燃料
21、为主要能源。世 界经济的快速发展使得能源需求快速增长,供需矛盾突出。1995 年至 2015 年期间,全 世界对一次能源需求量的增长,将比 20 世纪 80 年代缓慢。在 21 世纪的数十年内,这 种趋势将一直保持下去,而能源的利用效率将提高,特别是在工业发达的国家。在一 次能源的产量和消耗中,居第一位的仍然是石油,煤炭和天然气分别居第二位和第三 位。其中,石油在消费结构中的比重从 39.4%下降到 35%,天然气的比重从 23.7%增加 到 28%,煤炭的比重从 31.7%下降到 31.2%,核能的比重从 2.3%下降到 2.0%。尽管经 济合作与发展组织国家对一次能源的绝对需求量将有很大的
22、增加,但这些国家 2015 年 前对能源需求的增长率却相当缓慢。这是因为这类国家的经济发展普遍比较缓慢,并 实行了节约能源的政策,而发展中国家的能源消耗量则将增长很快。 作为全球能源市场日趋重要的一个组成部分,中国的能源消费目前已占世界能源 消费总量的 13.6%,使得世界越来越将能源话题聚集在中国和亚太地区。国家发展和 改革委员会能源研究所指出,三大理由支撑我国大力发展可再生能源。第一,我国能 源系统面临严峻挑战。人口多,人均资源占有量少;加上能源利用技术落后,效率低 下,能耗高,能源匮乏的威胁可能来得更早、能源供需缺口将越来越大。第二,我国 - 2 - 农村小康建设的需要。我国 13 亿人
23、中农村人口占绝大多数,每年消耗的能量相当大, 其中约一半来自可再生能源,但这些能源目前还是以传统的利用方式为主。同时,我 国还有 700 万户无电人口,无法用常规电网延伸解决用电。第三,保障能源供应安全 的考虑。1993 年我国成为石油净进口国,2003 年进口依存度已经达到 36%,随着国民 经济的持续增长,石油进口量占整体石油需求量中的份额将进一步增长,预计 2020 年 我国石油对外依存度将达到 50%。这对我国能源供应安全构成一定威胁。可再生能源 属于本地资源,通过一定的工艺技术,不仅可转换为电力,还可以直接、间接地转换 为液体燃料,为各种移动设备提供能源,缓解能源供应问题1,2。 表
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 风力 发电 系统 最大 功率 追踪 控制 方法 分析 仿真 毕业论文
链接地址:https://www.31doc.com/p-3976987.html