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随着化石能源危机的加剧和世界环境的日益恶化,对可再生能源的开发利用越来越受到各国的关注。由于风能无任何污染,永不枯竭,而且蕴藏量巨大,使得风力发电成为目前最具大规模开发利用的新能源之一。 本文首先对国内外风力发电技术研究现状和趋势进行了简要综述,主要包括国内外的技术动态、目前主流的风力发电系统、发电机和电力电子变流器的控制策略等。由于永磁直驱风力发电系统具有机械损耗小、运行效率高、维护成本低等优点,而成为继双馈感应风电机组之后的又一重要机型,并逐渐成为研究热点。 本文以永磁直驱风力发电系统为对象,进行风力发电系统的功率控制研究。首先建立了直驱永磁同步风力发电系统各组成部分的数学模型,作为进行各种仿真分析的基础;针对风力机的运行特性,研究了风电机组的最大风能跟踪控制策略:采用叶尖速比法和改进爬山法分别进行风能快速跟踪,以及在额定功率点以上实现功率平滑输出的变桨距控制策略;根据经过坐标变换后的永磁同步电机模型,研究了电机侧的矢量控制方法;分析了电网侧变流器的基本结构,建立了电网侧变流器的数学模型,并研究了电网侧变流器的控制策略。通过稳定控制双PWM变流器的直流侧电压,实现了变流器功率的独立解耦控制和向电网的及时有效传输。最后,借助于 MATLAB/SIMULINK软件,建立完整的永磁直驱风力发电系统仿真模型,对MPPT控制策略、变桨距控制策略及网侧变流器控制策略等进行仿真实验,通过仿真结果证明所建立系统的合理性及所采取控制策略的良好性能。