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变速恒频双馈风力发电系统研究 摘要 当今社会，随着科技的发展和环保意识的加强，新能源越来越被人们所熟知和使用。在各种新能源发电，例如：太阳能发电、潮汐发电、风力发电，风力发电以其清洁性好，可利用率高，取之不尽用之不竭等等优点变为现在各国大力发展的对象。由于以前的一些控制技术的原因，风力发电没有得到更好的发展，但是，随着科技的发展，近年来风能已经可以得到更好的控制和大规模的发展。世界各国也都在加大对风力发电厂的建设，并投入了大量资金。本文就是在这个大背景下，以变速恒频双馈风力系统的设计和控制为主要题目，以如何控制风机输出恒定电压频率并确保系统捕获最大风能等，做了一些研究。 变速恒频双馈（VSCF）风力发电系统的核心技术是基于电力电子和计算机控制的交流励磁控制技术。 本文首先介绍了风力发电技术及其发展概况还有风力发电机的理论基础；其次介绍了双馈风力机的优点；再次讨论了变速恒频双馈风力发电机组在不同的风速下的运行状态，应用PLC编程式控制制转速，以达到风机最高功率输出；最后，基于PSCAD软件建立变速恒频双馈风力发电机的仿真模型。 关键字：变速恒频双馈 能源危机 环境保护 风力发电 目录 摘要 Abstract 第一章 绪论 1.1 国内外风力发电概况 1.1.1 国外风力发电技术概况 1.1.2 国内风力发电技术概况 1.2 风力发电机组构成与简介 1.2.1 机组构成 1.2.2 运行方式 1.2.3 风力发电机组简介 1.3 风力机的分类及结构 第二章 风力机的理论基础 第一章 绪论 能源是指可以从其获得能量（如光能、机械能、电能、热能等）的来源。能源是人类赖以生存的必不可少的物质，以前我们所熟知的能源都是一次性的不可再生的（如煤矿、石油、天然气等），但是随着科学的发展和社会的进步，世界能源的需求量也越来越大，传统的能源消耗快、污染大且不可再生。据统计，目前全世界已经探明的石油、天然气和煤矿资源，分别能供应44年,62年和122年。到本世界末，人类将会面临化石能源的枯竭。而且，化石能源在消耗的同时，还会产生很多的污染物和废气，如煤燃烧不完剩下的矿渣，燃烧时产生的C02，SO2，NO2，NO等。这些废气排放到大气中会对环境产生很大的影响，例如酸雨和温室效应的产生，严重危害全球生态和人类健康。所以现在能源非常紧迫，全世界都面临着能源枯竭和保护环境的巨大压力。 随着能源危机日益严重，一些发达国家开始在新能源的开发与利用方面投入了大量的人力物力，使得越来越多的新能源被人们发现并利用，例如水能、风能、太阳能、地热能等。这些新能源因为其的可再生性、清洁无污染性等，近年来被各国政府科学家所热爱。各国根据自己国家能源的分布情况开始大力发展新能源。其中，因为风的普遍性，各国开始大力发展风能。 风能清洁、安全、资源丰富、取之不尽，是各个新能源中再生速度最快，利用最高的、最具开发潜质的新型环保绿色能源。风能的储量非常丰富，全球风能总量达到24700亿千瓦，但是其中可以利用的风能只有200亿千瓦。据估计，地球上的风能是水能的十倍，可达到每年53万亿千瓦时，目前已被开发和利用的知识其中的一小部分。国际能源机构预测，到2020年，全球的电力需求为25.578万亿千瓦时。根据该预测计算，只要充分利用地球上风能的50%，就可以满足全球能源的需求，当然，以现在的科技水平是达不到的。 风能发电是风能最基本和最主要的利用，是近几年新能源开发中技术相对成熟，最具开发规模的。在将来，有望成为全世界重要的替代能源。风力发电投资少、占地面积小、建设周期短、清洁无污染，具有良好的经济、社会、环境效益和很好的商业化发展前景而倍受各国青睐，成为许多国家发展新能源的首选方案。 1.1国内外风力发电概况 1.1.1 国外风力发电概况 风力发电起源于丹麦。早在1890年，丹麦政府就制定了一项风力发电计划，经过18年的不懈努力，首批72台单机功率5~28KW的风力机问世。至1918年，发展到120台风力发电机组。在1993-2003年这段时间内，全世界的风力发电容量以每年30%的速度递增。2003年全球有超过8000MW的新风力发电容量增量，达到90亿美元的投资。作为风能的起源地，丹麦在2008年建设750MW的新风力发电容量，使这个国家的总风电容量达到了4000MW，为它提供了25%的电力。其中包括了海上风力发电。时至今日，丹麦成为世界上生产风力发电设备的大国。1931年，前苏联研制出一台100KW的风力发电机组。1941年，美国制造了一台12