基于PMSG的多电机变速恒频风力发电系统的研究的任务书.docx

基于PMSG的多电机变速恒频风力发电系统的研究的任务书
任务书
1.研究背景
随着全球对清洁能源的需求不断增加，风力发电逐渐成为一种越来越受欢迎的选择。与传统的燃油发电方式相比，风力发电具有无污染、噪音小、寿命长等优点。然而，目前风力发电技术还存在一些问题，如风速变化、风向变化等，这些问题可能会导致电网负荷不平衡。因此，为了实现风力发电的稳定运行，需要研究一种多电机变速恒频风力发电系统。
2.研究目的
本研究的目的是设计并实现一种多电机变速恒频风力发电系统。该系统将使用永磁同步发电机（PMSG）作为发电机，通过控制多个电机的变速和恒频，以实现对风力发电的稳定控制。研究将涉及以下方面：
(1)PMSG的性能分析：本研究将对PMSG的基本性能参数进行分析和研究，包括电磁特性、电气参数和机械参数等。
(2)多电机变速恒频控制：研究将探讨如何将多个电机结合在一起，并实现对它们的变速和恒频控制。这将是该系统的核心内容。
(3)基于模型的仿真研究：本研究将在Matlab/Simulink环境下开展基于模型的仿真研究，以验证设计方案的有效性和可行性。
(4)实验验证：研究将设计并实现实验系统，对所提出的多电机变速恒频风力发电系统进行测试和验证。测试中主要包括发电机的性能测试、电机控制性能测试、稳态和暂态响应测试等。
3.研究内容
(1)PMSG的性能分析
通过引用文献和现有的数据资料，对PMSG的基本性能参数进行分析和研究，包括电磁特性、电气参数和机械参数等。这将是本研究的第一步。
(2)多电机变速恒频控制
本研究将研究并设计一种多电机变速恒频控制系统。该系统将由变速器、直流侧电容、逆变器、PWM控制器、电网滤波器、保护电路等组成。系统的控制策略将包括MPPT控制、电机控制和电网控制等。具体工作如下：
①针对MPPT控制，研究如何根据风力信号获得最大的风能输入。
②针对电机控制，研究如何根据发电机输出电压、频率和电流等信号进行电机的变速和恒频控制。
③针对电网控制，研究如何根据电网的电压和频率信号，调节变频器输出的电压和频率，使发电与电网同步并保证稳定性。
(3)基于模型的仿真研究
本研究将在Matlab/Simulink环境下开展基于模型的仿真研究，以验证设计方案的有效性和可行性。主要工作包括：
①搭建风力发电系统的模型，并验证MPPT控制和电机控制的有效性。
②对多电机变速恒频控制系统进行仿真，验证所提出的控制策略的可行性。
(4)实验验证
研究将设计并实现实验系统，对所提出的多电机变速恒频风力发电系统进行测试和验证。具体工作包括：
①设计实验系统的硬件框架，包括PMSG发电机、变频器、控制系统等。
②对发电机的性能进行测试，包括输出特性、机械特性、并联运行等。
③测试电机的控制性能，包括变速和恒频控制、启动特性等。
④测试实验系统的稳态和暂态响应等，以验证其稳定性和可靠性。
4.预期成果
(1)PMSG的性能分析报告；
(2)多电机变速恒频风力发电系统的设计报告；
(3)基于模型的仿真研究报告；
(4)实验验证报告。
5.研究计划
(1)第一年：进行PMSG的性能分析，并在Matlab/Simulink环境下设计和仿真多电机变速恒频控制系统。
(2)第二年：实验系统的硬件框架设计和制作。验证设计方案的可行性。
(3)第三年：对实验系统进行测试和评估，并有关成果完成的全面总结。
6.研究内容费用预算
(1)实验设备购置费用：200,000元；
(2)研究劳务费用：100,000元；
(3)奖金和酬金：20,000元。
总预算费用：320,000元。
7.研究意义
本研究的实现将在很大程度上改善风力发电系统在实际生产中的稳定性和可靠性。所研究的多电机变速恒频控制系统将成为未来风力发电系统的新方案，使风力发电技术更加成熟和可靠，为清洁能源的发展做出贡献。