[论文]冯世成开题报告

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1、研究生文献综述及学位论文选题报告学院自动化学院专业控制理论与控制工程研究生姓名冯世成学　号20071302041学位级别硕士指导教师段其昌教授　　　　　　入学年月2006年9月　　　　　　　　　　　　　重庆大学研究生院　　　　　填表日期2008年1月15日说明一、论文选题报告由研究生向系(研究室)汇报并听取意见后，整理成文填写。二、研究生应在入学后的第三学期内完成选题报告。三、本表须作为答辩申报材料之一。一、论文选题报告（申请时间：2008年1月15日）11论文题目：基于直接转矩控制的无刷双馈风力发电机的优化控制研究方向：风力发电控制技术课题来源国家项目部、省级项目横向联系自拟合同

2、编号经费数（万元）题目类型基础研究应用研究工程应用其它√自选报告内容：（课题学术和实用意义，国内外现状综述；研究目的、内容、技术路线；可行性论证等）1.课题学术和实用意义，国内外现状综述1.1研究意义从宏观角度来说，风能作为大自然产物，在所有可再生能源和新能源中具有得天独厚的优势，它和太阳能一起被认为是最廉价的能源，且清洁无污染。在我国，风能资源相当丰富，据初步探明显示，陆地上可开发的风能资源即达2.53亿kW，加上近海风能资源，全国可开发风能资源估计在253GW，风力发电在我国具备发展的客观条件，发展潜力巨大。相比之下，我国水利资源可开发量仅为3.9亿千瓦，且水电厂建设周期大，对

3、生态环境有一定影响；太阳能发电的储量虽然丰富，但是技术要求较高，其发电效率随气候变化很快，也面临科研和建设周期大的问题；我国铀的缺乏导致我们发展核电也受到一定牵制，且核电具有污染性，一旦发生事故将导致惨重后果。所以，风能在我国将成为常规能源最合适的替代品。另外，我国常规能源（煤、石油和天然气）探明总资源量为8200亿吨标准煤，剩余可采总储量为1500亿吨标准煤，若按照现在的开采速度，预计到2045我国的常规能源将消耗殆尽，因此大力发展风电迫在眉睫，符合当前国情，对促进我国经济高速发展和社会稳定进步有着极其重要的意义。[1]近20年来西欧北美等发达国家政府都大幅度增加对风力发电的投资

4、，有的还出台了如征收能源税和碳税等措施等鼓励风力发电的优惠政策。风力发电在这些国家已经高度商业化。风力发电设备的制造在德国，丹麦，荷兰等国家已具有相当规模，最新产品已达到兆瓦级变速恒频风力机组。最近欧洲风能协会和绿色和平组织签署了《风力12－关于2020年风电达到世界电力总量12％的蓝图》报告，并期望预测2020年世界风电装机达到12.31亿kW、年安装量达到1.5亿kW，是2002年的38.4倍，风力发电量将占全球发电总量的12％。“风力12”的蓝图展示出风力发电已经成为解决世界能源问题不可或缺的重要力量。[2]风力发电不再是一种可有可无的补充能源，已经成为最具有商业化发展前景的

5、成熟技术和新兴产业，有可能成为未来世界最重要的替代能源。本课题提出的基于矩阵变换器的直接转矩控制方法控制方法与磁场定向矢量控制方法比较，不需将交流电动机化成等效直流电动机，省去了矢量变换中许多复杂计算，也不需为解耦而简化交流电动机的数学模型，而只需关心电磁转矩的大小，因此控制上对除定子电阻外的电机参数变化鲁棒性良好。[3][4][5]通过11研究定子磁链观测器建立磁链模型，估算出同步速度信息，以得到其转矩模型。磁链模型和转矩模型就构成了完整的电动机模型，因而能通过模型计算其速度实现无速度传感器控制，如果在控制中再增加设置转速调节器环节，即可进一步得到高性能动态转矩控制。[6][7]

6、[8][9]本课题对无刷双馈风力发电机的控制进行研究，旨在提高风力发电系统控制的快速性和稳定性，提高最大功率跟踪特性和电能整功率因数输出等问题，以实现风力发电控制的安全可靠优性优化控制，文献[3]所提出风力发电机直接转矩控制的研究主要在ABB公司直接转矩控制核心技术基础上对有刷双馈风力发电机的研究，综上所述，针对目前风力发电控制技术研究其先进的控制方法，对于提高我国风力发电技术国产化程度、开发和发展具有自主知识产权的风电技术和促进我国国民经济发展具有极其重要的意义。1.2国内外主要研究现状风力发电系统以发电机运行方式主要分为恒速恒频、变速恒频发电系统两类。前者一般使用同步或鼠笼式感

7、应电机作为发电机。其转动速度通过调节风轮机叶片长度及角度来实现。这种技术的主要问题在于其速度调范围比较窄，不能实现功率的快速控制，强风下转矩波动较大。本项目以异步发电机为目标，这种系统也分为两类，一类以鼠笼式异步感应电机为发电机，定子与电网系统的连接通过电力电子变换器来实现。另一类以绕线式异步电机为发电机，此结构是定子和电网直接连接，转子通过电力电子变换器接上电网，因而称为双馈感应发电机（DFIG）。用鼠笼式异步感应电机的风力发电机在结构简单牢固，成本及可靠性等方面具