小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機建模及發(fā)電特性研究.pdf

1、風(fēng)能是一種清潔、可再生能源，是未來新能源發(fā)展的重要組成部分。風(fēng)力發(fā)電機作為把風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置，近30年來發(fā)展迅速，取得了顯著成就;垂直軸風(fēng)機具有啟動風(fēng)速低，不受風(fēng)向限制，運行范圍寬，控制簡單等優(yōu)點，因此受到廣泛關(guān)注，尤其是永磁同步發(fā)電機在風(fēng)機上的成功應(yīng)用，使沒有齒輪箱的垂直軸風(fēng)機發(fā)電效率明顯提升，為其進一步發(fā)展提供了可能。
　　本文主要研究一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機，采用一種控制算法來實現(xiàn)最大功率發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)主要包括三個部分

2、:風(fēng)輪部分、發(fā)電機部分和控制部分。風(fēng)機采用塞內(nèi)加爾式風(fēng)輪，風(fēng)機有兩層，每層有三個葉片。發(fā)電機為永磁同步電機，位于兩層風(fēng)輪中間，直接與風(fēng)輪轉(zhuǎn)軸相連。電能經(jīng)過整流后儲存到放置在地面上的儲能裝置中。
　　為了實現(xiàn)最佳風(fēng)機功率跟蹤控制策略，本文采用軟件建模仿真與實驗結(jié)果驗證相結(jié)合的方式，建立一個風(fēng)機發(fā)電系統(tǒng)模型，獲得最大發(fā)電功率。本文主要包括以下方面:首先，建立風(fēng)機的三維模型，計算風(fēng)機在不同風(fēng)速下產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，總結(jié)其特性，建立風(fēng)輪數(shù)學(xué)模型;

3、其次，參考已有的盤式發(fā)電機參數(shù)，建立發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型，分析發(fā)電機電磁場特性，在不同轉(zhuǎn)速下，分析其發(fā)電電流、電壓等情況;第三，分析風(fēng)機實現(xiàn)最大功率的幾種方法，采用最佳尖速比控制法，并應(yīng)用矢量控制，建立風(fēng)力機的控制系統(tǒng)模型;第四，在MATLB軟件下，使用上述模型，建立風(fēng)機發(fā)電系統(tǒng)模型，對風(fēng)機進行仿真分析;最后，通過對風(fēng)機發(fā)電進行實驗，得出實驗結(jié)果并與仿真計算結(jié)果相比較。本文使用電解制氫電氣部分數(shù)學(xué)模型，進行仿真分析，以期望為以后新能源研究探