1. 研究目的与意义

课题研究的背景

当今社会，能源作为人类生存发展不可或缺的物质基础，其地位日益增长，一个国家的能源总量往往反映了一个国家的国力与生产水平。传统的化石能源虽然有着全球范围内储量巨大，利用率高等优势，然而其带来的污染与温室效应问题以及一些国家先天性缺乏，导致多数国家特别是发达国家对新能源技术进行大力开发，以求尽量减少化石能源在能源利用总量上比率的减少。

风能是因空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量。人类利用风能的历史可以追溯到公元前，但数千年来，风力发电技术发展缓慢，没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。风力发电虽然对大多数国家而言还不是主要的能源，但各国对其投入已经越来越大，在未来有着广泛应用的趋势。因此风能作为最具商业化前景的可再生能源，正得到大规模的开发和利用，风力发电相关技术也取得了显著的进步。

随着世界风力发电技术的迅速发展，风电机组单机容量不断增大，风机变速变桨控制已经成为世界风电发展的主流。尤其是统一变桨控制来稳定发电机功率输出的控制策略更成为当前大型风电机组研发的关键。近年来独立双馈风力发电机组是行业主流先进技术，本文通过对大型发电机组的研究，应用所学知识设计一套独立变桨控制系统用来使双馈发电机组在风速变化中能够自动追踪最大功率点。

2. 研究内容和预期目标

本课题研究内容：

（1）风力发电机最大功率跟踪的基本工作原理和控制技术

分析变速恒频双馈风力发电系统运行特性，采用先进的统一变桨距控制，进行最大功率跟踪

3. 研究的方法与步骤

本文针对变速恒频双馈发电机的最大功率点跟踪技术展开研究。

首先，分析双馈风力发电机的空间模型，建立合适的功率数学关系，了解风力发电机的控制要素，以及PID控制和模糊控制在风力发电机控制中的应用现状；然后，依据风力发电机的功率关系分析建立系统模型，在此基础上提出了PID控制方案；最后，进行系统的PLC部分硬件设计。

4. 参考文献

1、孔屹刚，王杰，顾浩，等. 大型风力机气动载荷分析与功率控制[j]. 太阳能学报. 2012, 33(6): 1023-1029.2、宋立伟，崔总泽，李子健，等. 新型双转子结构风力发电系统及其双模功率控制策略[j]. 中国电机工程学报. 2014.3、 马祎炜, 俞俊杰, 吴国祥, 等. 双馈风力发电系统最大功率点跟踪控制策略[j]. 电工技术学报,2009,24(4):202-206.4、宋立伟，崔总泽，李子健，等. 新型双转子结构风力发电系统及其双模功率控制策略[j]. 中国电机工程学报. 2014.5、崔总泽，王士亮，史立勤，等. 一种新型结构变速恒频风力发电机组系统及其控制策略[j]. 电工技术学报. 2013, 28(7): 80-86.6、 吴国祥, 黄建明, 陈国呈, 等. 变速恒频双馈风力发电运行综合控制策略[j]. 电机与控制学报, 2008,12(4): 435-441.7、邢作霞，陈雷，孙宏利，等. 独立变桨距控制策略研究[j]. 中国电机工程学报. 2011, 31(26): 131-138.

8、李军军，吴政球，谭勋琼，陈波.风力发电技术发展综述[j].电力建设.2011,32(8):64-67.

9、潘彦年.双馈式风力发电机组建模与最大功率控制研究[d].北京：华北电力大学，2012.

5. 计划与进度安排

1）第01～03周：收集资料，知识准备及做开题报告。2）第04～05周：系统方案设计及可行性研究。3）第06～08周：系统硬件设计及绘图。4）第09～11周：系统软件设计及编程。5）第12～14周：系统调试和撰写毕业论文。6）第15～16周：完善毕业论文和答辩准备。