风力发电电能变换装置的研究
风能转换系统的分析、控制与优化方法研究的开题报告
风能转换系统的分析、控制与优化方法研究的开题报告一、研究背景随着全球能源需求的不断增加，传统能源的供给已经无法满足需求，并且会持续造成环境问题和气候变化。
因此，开发、利用和优化新能源技术已经成为现代社会发展的必然趋势。
其中，风能作为自然界存在的一种清洁、可再生的能源，具有潜力巨大的应用前景。
风能转换系统是实现风能利用的主要装置之一，可以将风能转换为电能、机械能等形式，其性能的稳定和优化对于风能发电的经济、安全运行至关重要。
目前，风能转换系统的研究主要集中在机械结构、材料、电机驱动等方面。
然而，在控制和优化方面的研究相对较薄弱，特别是针对大型风电场的运行控制、功率调节等问题都需要进一步深入研究和解决。
因此，本研究将集中探索风能转换系统的分析、控制和优化方法，旨在提高大型风电场的性能和效率，并为可再生能源的发展做出贡献。
二、研究目的和内容本研究的主要目的在于提出一种基于先进控制和优化方法的风能转换系统，具体研究内容包括：1. 风能转换系统的动态行为分析。
建立风能转换系统的动态模型，探究风机转子、机械传动系统和电气部分等对系统动态性能的影响，并对其进行定量分析。
2. 风能转换系统的控制方法研究。
设计针对风能转换系统的不同变量的控制方法，其中包括功率控制、风速控制、旋转速度控制等，采用先进的PID控制、模型预测控制等方法。
3. 风能转换系统的优化方法研究。
考虑风能转换系统的复杂性和不确定性，采用基于模型的优化方法进行优化，针对不同的优化目标建立相应的优化模型，并提出合适的优化算法。
4. 风能转换系统的性能评价。
根据实际的性能测试数据，评价风能转换系统的性能，分析控制和优化方法的效果，优化设计和控制方案。
三、研究方法和技术路线本研究采用的方法主要是理论分析、数值计算、仿真模拟和实验验证相结合的方法，具体技术路线包括：1. 系统建模与动态分析。
针对风能转换系统的机械部分、电气部分等进行建模，采用MATLAB/Simulink等软件进行动态分析和性能测试。
基于风力发电的电能转换装置的设计
基于风力发电的电能转换装置的设计【摘要】本文旨在研究利用风能进行发电的电能转换装置的设计方案。
首先，分析了风力发电装置的基本原理和发展历程。
然后，介绍了本设计中采用的主要零部件，并详细讨论了整个装置的电能转换过程及其优化措施。
最后，对本设计的可行性和经济效益进行了分析。
【关键词】风力发电；电能转换装置；优化措施；可行性分析；经济效益分析I 引言随着全球环保意识的增强和对化石燃料资源的日益枯竭，利用风力发电作为一种清洁能源的应用越来越受到人们的重视。
设计出高效可靠的电能转换装置是实现风力发电机组转换风能为电能的关键之一。
本文拟基于已有的风力发电技术，设计一种可靠、高效、经济的电能转换装置。
II 风力发电装置的原理与发展历程风力发电是一种利用风能转换成电能的技术，主要包括风力发电机组和电能转换装置两个部分。
风力发电机组主要由叶轮、发电机、塔架和控制系统等组成，是将风能转换成机械能的关键组件之一。
电能转换装置则是将机械能转换成电能的主要装置。
风力发电技术有着较为悠久的历史。
早在2000多年前，我国东汉时期就已将风力运用到水车、磨面等的生产中。
19世纪初，世界上出现了第一个风力发电机，其原理即是利用风对叶片的推动，驱动发电机产生电能。
20世纪以来，随着科技的发展，风力发电技术逐渐成熟，风力发电机组的容量也越来越大，利用风能发电已成为全球范围内最主要的清洁能源之一。
III 电能转换装置的零部件电能转换装置主要由发电机、变流器、配电系统、储能装置和控制系统等组成。
1.发电机风力发电机一般采用异步发电机或永磁同步发电机，其主要功能是将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能输出。
2.变流器变流器是将风力发电机输出的交流电转变为直流电，以便储存或使用。
变流器中采用的主要是晶体管或IGBT。
3.配电系统配电系统主要由交流母线、静态开关、保护器、电压互感器和电流互感器等组成，其主要功能是将变流器输出的直流电转化为交流电，并通过变压器升压或降压，在配电网中传输。
风力发电系统用电能变换装置的研究
风力发电系统用电能变换装置的研究一、引言风力发电系统是一种清洁能源，可以有效地减少环境污染和化石燃料的消耗。
然而，由于风能的不稳定性和不可控性，风力发电系统需要一个可靠的用电能变换装置来将风能转换为电能，并将其接入到电网中。
因此，对于风力发电系统用电能变换装置的研究具有重要意义。
二、风力发电系统用电能变换装置的基本原理风力发电系统中的用电能变换装置主要由三部分组成：整流器、逆变器和控制器。
其中整流器将交流输出转换为直流输出，逆变器将直流输出转换为交流输出，并且控制器可以实现对整个系统的控制和保护。
三、用于风力发电系统用电能变换装置的关键技术1. 整流器技术整流器技术是将交流输出转换为直流输出的关键技术。
常见的整流器有单相桥式整流器、三相桥式整流器和多级桥式整流器等。
其中多级桥式整流器具有高效率、低噪音和低谐波等优点，已被广泛应用于风力发电系统中。
2. 逆变器技术逆变器技术是将直流输出转换为交流输出的关键技术。
常见的逆变器有单相全桥式逆变器、三相全桥式逆变器和多级桥式逆变器等。
其中多级桥式逆变器具有高效率、低噪音和低谐波等优点，已被广泛应用于风力发电系统中。
3. 控制器技术控制器技术是实现对整个系统的控制和保护的关键技术。
常见的控制策略有最大功率跟踪控制、电压调节控制和电流限制控制等。
其中最大功率跟踪控制可以使风力发电机在不同风速下始终运行在最佳工作点，从而提高发电效率。
四、用于风力发电系统用电能变换装置的研究进展1. 整流器研究进展近年来，针对多级桥式整流器的研究主要集中在改善其效率和降低其成本上。
其中一种新型多级桥式整流器采用了无源开关技术，可以有效地降低开关损耗和谐波失真，从而提高效率。
2. 逆变器研究进展近年来，针对多级桥式逆变器的研究主要集中在提高其输出电压质量和降低其成本上。
其中一种新型多级桥式逆变器采用了基于模块化拓扑结构的控制策略，可以有效地降低开关损耗和谐波失真，从而提高输出电压质量。
伞梯式高空风力发电高效电能变换原理与机电耦合设计
伞梯式高空风力发电高效电能变换原理与机电耦合设计伞梯式高空风力发电是一种利用高空风能转化为电能的新型发电技术。
其原理基于风能的储存和转换，通过伞梯结构将高空的强风引导到地面上，再利用风力机转化为电能。
伞梯结构是由一系列锥形装置组成的，它们形似伞的骨架，将地面上的风能向上引导至高空。
这些锥形装置以一定的角度排列，以便最大限度地捕获风能。
当风经过伞梯结构时，由于风速增加，风压也随之增加，从而提高了能量转换效率。
在伞梯的顶端设置有风力机组，用于将高速风能转化为电能。
风力机组通常由三个主要的部件组成：风轮、变速箱和发电机。
风轮通过叶片捕获风能，将风能转化为机械能。
变速箱将风轮的旋转速度调整至适合发电机的转速范围。
发电机将机械能转化为电能，并通过电缆输送至地面。
在伞梯式高空风力发电系统中，机电耦合设计是非常重要的一环。
机电耦合指的是将发电机与风力机组在结构和控制方面进行紧密的耦合，以确保发电机能够高效地运行。
在结构方面，机电耦合设计考虑到风轮的大小和叶片的数量，以及与变速箱和发电机的连接方式。
这些因素需要综合考虑，以保证风力机组的结构坚固并且能够承受高空的强风。
在控制方面，机电耦合设计涉及到风力机组的启动和停止控制，以及风轮的转速和发电机的负荷控制。
为了保证高效的电能转换，需要采用先进的控制算法和传感器技术，监测风速和风向，实时调整风力机组的运行状态。
此外，伞梯式高空风力发电系统还需要考虑到电能的变换和输送。
在发电过程中，交流电能经变流器转换为直流电能，然后通过变压器提高电压，并通过输电线路输送至电网。
在电能变换和输送过程中，需要考虑到能量损失的问题，以提高整个系统的能量利用率。
总结来说，伞梯式高空风力发电的原理是通过引导高空强风并利用风力机组将风能转化为电能。
机电耦合设计是实现高效能量转换的关键，需要考虑结构和控制方面的因素。
通过优化系统结构和控制算法，可以提高伞梯式高空风力发电系统的能量利用效率。
风力发电电能变换装置的研究毕业论文
毕业设计论文题目风力发电电能变换装置的研究（院）系电气与信息工程系工程学院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：风力发电电能变换装置的研究系别电气与信息工程系专业电气工程及其自动化班级0004学号 0001120531 指导老师浣喜明教研室主任一、基本任务及要求：在规定时间，完成以下工作：1．整体方案的确定；2．主电路设计、元器件选择；软件设计；3．装置工艺设计：画出布置图和电气接线图；4．装置调试与实验：写出调试和实验报告。
5．提交设计说明书和图纸。
二、进度安排及完成时间：（1）第二周至第四周：查阅资料、撰写文献综述和开题报告；（2）第五周至第六周：毕业实习；（3）第六周至第七周：总体方案的确定；（4）第八周至十二周：主电路设计与元器件的选择；软件设计；（5）第十三周至第十四周：装置工艺设计；（6）第十五周至第十六周：装置调试与实验；（7）第十七周至第十九周：撰写设计说明书（8）第二十周：毕业设计答辩目录摘要 (1)概述 (1)第1章风力发电的电能变换装置及其工作原理 (1)1.1风力发电的特点和风力发电机的系统 (1)1.2风力发电的电能变换装置的组成 (2)1.3风力发电的电能变换装置的工作原理 (4)第2章整流电路 (5)2.1 单相可控整流电路 (5)2.2 三相可控整流电路 (7)2.3 三相不可控整流电路 (9)2.4 直流滤波电路 (11)第3章蓄电池组 (14)3.1 蓄电池的种类和特性 (14)3.2 铅酸蓄电池的基本概念 (14)3.3 免维护铅酸蓄电池的特性 (17)3.4 铅酸蓄电池的工作原理 (18)第4章充电电路 (19)4.1 充放电装置的设计要求 (19)4.2 充放电控制过程分析 (20)第5章斩波电路 (22)5.1 Cuk变换器工作原理 (22)5.2 有变压隔离器的Cuk变换器 (25)5.3 DC/DC变换器主回路的线路结构 (27)5.4 DC/DC的驱动电路 (28)第6章逆变电路 (29)6.1 换流方式 (29)6.2 电压型逆变电路 (30)6.3 电流型逆变电路 (34)6.4 PWM控制技术在逆变电路中的应用 (36)第7章静态开关 (38)7.1单继电器做静态开关 (38)7.2 电子式静态开关 (39)第8章控制检测保护电路 (42)8.1单相正弦脉宽调制(SPWM)电路 (42)8.2三相正弦脉宽调制(SPWM)电路 (45)8.3 保护电路 (46)第9章结束语 (48)致参考文献摘要风能是一种取之不尽、用之不竭的清洁、可再生的新型能源，而且无污染，因此当今世界各国都把开发风力发电作为现代科技的新兴产业。
风能转换装置的结构设计与风电场规划
风能转换装置的结构设计与风电场规划一、风能转换装置的结构设计风能转换装置是风电场中最核心的设备，其结构设计直接影响着风能的转换效率和运行性能。
在设计风能转换装置的结构时，需要考虑以下几个方面的要求：1. 系统的可靠性：风能转换装置在恶劣的气象条件下仍需正常运行，所以其结构设计应具备较高的抗风能力和耐久性，以确保设备的长期稳定运行。
2. 高效率的能量转换：风能转换装置主要用于将风能转化为电能，因此其结构设计目标是最大程度地提高能量转换效率。
通过减小机械损耗、优化叶片形状和布局等方式，可以提高风能转换的效率。
3. 可维护性：为了保证风能转换装置的长期运行，其结构设计应考虑到维修和保养的方便性。
例如，可以通过模块化设计来简化维修工作，减少故障排除时间。
4. 环保性：风能是一种清洁能源，因此风能转换装置的结构设计也需要考虑环境友好性。
例如，采用可回收材料和使用环保涂装等方式，减少对环境的影响。
5. 经济性：结构设计应考虑到制造成本、运维成本和设备寿命等因素，以实现经济效益最大化。
通过精确的材料选择、制造工艺和结构优化，可以降低设备制造成本和日常运维成本。
在风能转换装置的结构设计中，通常需要进行流体力学仿真、材料选择、叶片形状设计和机械传动系统设计等方面的工作。
针对以上要求，可以采取以下设计方法：1. 优化叶片形状和布局：通过流体力学仿真和优化算法，设计出最适合风能转换的叶片形状和布局。
可以考虑使用复合材料进行制造，提高叶片的轻量化和耐久性。
2. 设计高效的机械传动系统：通过合理布置齿轮和传动轴，优化机械传动系统，减小能量转换过程中的机械损耗。
同时，选择高效率的发电机和逆变器，提高能量转换效率。
3. 结构强度设计：根据风电场所在地的气象条件和风能转换装置的工作负荷，确定合适的结构强度和材料。
通过有限元分析和强度优化设计，保证风能转换装置在恶劣环境下的安全运行。
4. 智能化监测和控制系统：设计智能化的监测和控制系统，实时获取风能转换装置的运行状态和性能数据。
新型风能转换装置的研究与设计
新型风能转换装置的研究与设计随着全球经济的不断发展和人们对环保意识的不断提高，清洁能源行业逐渐成为了一个热门领域。
在众多的清洁能源中，风能作为一种非常可靠的清洁能源备受关注。
而风能转换装置作为风能发电的重要组成部分，也越来越受到了人们的关注。
在这样的背景下，新型风能转换装置的研究与设计也成为了一个备受关注的领域。
1. 新型风能转换装置的研究现状在当前的风能转换装置研究领域，主要有两种类型的装置：水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。
这两种装置各自存在一些问题和局限性，因此研究人员开始探索新型的风能转换装置。
目前，常见的新型风能转换装置包括球形风力发电机、直立轴风力发电机、螺旋型风力发电机等。
在球形风力发电机中，整个装置由一个球形的转子、一根垂直的塔和一个电气负载组成。
球形的转子可以自由旋转，并且可以保证在任何风向下都能够发电。
而直立轴风力发电机则在垂直方向上安装了一个螺旋形的叶片，可以在任何风向下都能够转动并发电。
除此之外，还有一些新型风能转换装置采用了一些新的设计概念，例如利用涡轮机的原理提高发电效率等。
2. 设计新型风能转换装置的考虑因素设计一种新型风能转换装置需要考虑众多的因素，例如结构特性、材料特性、效率、成本等。
在结构方面，必须保证装置的结构合理并且可以承受强风等极端天气的影响。
在材料方面，必须选择耐久、轻便、适合加工的材料。
在效率方面，必须确保装置可以在不同风速下发电，并且最大化利用风能转换为电能。
在成本方面，需要尽可能降低生产和维护的成本，提高装置的经济性。
3. 新型风能转换装置的优势相对于传统的水平轴和垂直轴风能转换装置，新型风能转换装置具有许多优势。
首先，球形风力发电机、直立轴风力发电机等新型装置可以克服传统装置在低风速下发电效率低下的问题。
其次，新型装置的结构更加简单，制造和维护成本更低。
此外，新型装置的体积更小，可以更方便地安装在交通阻塞的城市地区或者偏远山区等地方。
4. 发展新型风能转换装置的前景随着清洁能源和可再生能源的不断普及，新型风能转换装置的发展前景也非常广阔。
多电平换流器在风力发电系统中的应用研究
多电平换流器在风力发电系统中的应用研究随着环境保护的呼声日益高涨，越来越多的人开始重视可再生能源的利用。
风力发电作为可再生能源中的一种，具有产能高、能源稳定等优点，越来越受到人们的关注。
而多电平换流器作为风力发电系统中的关键部件之一，也逐渐走进人们的视野。
本文将从多电平换流器的基本原理、应用场景以及相关技术发展等方面，对多电平换流器在风力发电系统中的应用进行探讨。
一、多电平换流器基本原理多电平换流器是一种能够将交流电转化为直流电的装置。
它由多个单元组成，每个单元中都包含了若干个电容和一组开关器件。
这些开关器件可以通过快速开启或关闭来控制电路中的电压、电流等参数。
通过将电流进行开关控制，多电平换流器可以达到电流变换和功率输出的控制效果。
二、多电平换流器在风力发电系统中的应用多电平换流器在风力发电系统中的应用主要包括两个方面：一是控制风机的输出功率；二是接入电网。
控制风机的输出功率在风力发电系统中，风机的输出功率需要通过控制转子的旋转速度来实现。
而多电平换流器则可以通过控制电路的电压、电流等参数，来控制转子的旋转速度，从而实现对风机输出功率的控制。
同时，多电平换流器还可以对风机的电压、电流等参数进行监测，以保证风机的安全运行，提高其产能和可靠性。
接入电网风力发电系统需要将风机所产生的电能输出到电网中，以实现对电力的有效利用。
而多电平换流器则可以通过将风机产生的交流电转化为直流电，并进行电压和频率调节，以适应电网的需要。
同时，多电平换流器还可以对电网的电压、电流等参数进行监测，以保证电网的稳定运行。
三、多电平换流器技术发展随着电力系统的逐步发展，多电平换流器的技术也在不断地发展和完善。
目前，多电平换流器技术主要有以下几个方向：1. 多电平换流器软开关技术多电平换流器软开关技术是一种新型的开关技术。
与传统的硬开关技术相比，软开关技术可以有效地降低换流器的开关损失、提高其效率和可靠性。
同时，软开关还可以控制开关时间，以最大限度地减少开关过程中的电压和电流的冲击，从而提高多电平换流器的寿命。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
大学毕业设计（论文）题目：风力发电电能变换装置的研究学生姓名：学号：学部（系）：机械与电气工程学部专业年级：电气工程及其自动化指导教师：职称或学位：讲师年 6月 2日目录摘要 (I)关键词 (I)Abstract (I)Key words (I)前言 (I)1. 绪论 (1)1.1 课题背景及意义 (1)1.2风力电能变换装置的发展趋势 (1)1.2 本文研究的主要内容 (3)2. 风力发电电能变换系统介绍 (3)2.1 现行风能变换方案分析 (3)2.2现行风能变换系统存在的问题 (4)2.3本文提出的风能变换系统方案 (5)3.逆变器主电路及其控制技术研究与仿真 (5)3.1 三相不控整流电路分析 (6)3.2 Boost电路技术分析 (7)3.3 PFC数字控制实现 (8)3.4 DC/AC电路及其控制技术实现 (10)4. 系统电路关键参数的选择与计算 (15)4.1 不可控整流模块的选择 (15)4.2 Boost升压电路模块的选择 (16)4.3 DC／AC逆变部分选择 (17)结束语 (18)参考文献 (20)致谢 (21)风力发电电能变换装置的研究摘要本文通过一个小型的针对性强的方便实用的经济高性能的风力发电电能变换系统的设计流程，来论述风力发电电能变换装置。
该风力发电电能逆变方案采用同步永磁发电机作为风力发电机，并设计了发电机与用户之间的电力电子接口——逆变器。
本文采用SG3525芯片，该芯片可以产生180互补的SPWM，具有可以实现稳压的反馈端，也具有过流保护的控制端。
SG3525主要实现逆变环节的SPWM波形的产生和系统不同负载情况下的稳压功能。
系统采用了AC-DC-AC的逆变结构，完美的实现风力发电电能变换过程。
此外讨论了实现风力发电机MPPT控制的扰动法，实现风力发电系统输出功率的最大值，提高风能的利用效率。
关键词：逆变器；风力发电；单相正弦脉冲Research of Wind Power Grid—Connected InverterAbstractIn this paper, a small, convenient and practical targeted economic performance of wind energy power conversion system design process, to discuss wind energy conversion device. The wind power inverter program using synchronous permanent magnet generator as a wind turbine, and designed the generator and power electronic interface between users - the inverter. In this paper, SG3525 chip, the chip can produce complementary SPWM, feedback regulation can be achieved with the end of the control side also has overcurrentprotection. SG3525 key sectors to achieve SPWM inverter waveform generation and the system of regulation under different load functions. System uses the AC-DC-AC inverter structure, the perfect realization of wind power conversion process. Also discussed the realization of the disturbance wind turbine MPPT control method to realize wind power system maximum power output, improve energy use efficiency.Key Words：Inverter；Wind power generation；SPWM前言能源是现代社会和经济发展的基础。
经济的发展与人口的增长使得能源需求日益增加，同时以煤炭、石油和天然气为主的常规能源对自然环境产生了严重的污染和破坏，人类正面临着能源利用和环境保护的双重压力。
经过全球的各国的调查研究发现，在所有新型能源当中，目前最具有发展潜力的就是风能。
但是风能能量密度低、稳定性差，等特点。
这样就给风能发电带来不小的难题。
为此，学术界很风力发电电能变换装置研究的很多。
本文针对像利用风力发电解决偏远无电山区的供电问题这些场合提出了小型的风力发电电能变换方案。
该方案针对性强，经济实惠，方便。
在其针对的场合提供较完美的风力发电电能变换方案。
方案中采用SPWM控制方法以提高风力发电电能变换系统的输出电能的质量，要克服类似的风力发电电能变换方案中直接采用了方波逆变输出的电能在有些情况下就不尽人意的缺点。
另外，在本系统中采用一块集成控制芯片来解决逆变控制问题。
系统小巧实用，利用该控制电路不仅可以解决SPWM的产生问题，还可以用作保护电路的设计。
实现在故障时候自动启动保护电路，在故障被排除后重新启动系统，使其正常工作。
本文主要研究针对上述的特定场合，利用较简单的但是成熟的问题，提出能够自动适应变化的负载环境的风力发电电能变换方案。
根据风力发电电能变换系统的关键点(逆变器)等，电能变换方案进行了主要的分析和讨论。
并选择一个实用的、经济实惠的、可以对所针对的环境提供好的风力发电电能变换方案。
本方案可以为像偏远无电山区这样的环境解决无电问题，其中利用的是目前最用具有前景的风能，加上目前国家正在出提高农村等偏远地区生活水平的政策。
因此，本方案的从环保、经济、方便、适用方面都具有展示出较好的前景。
1 绪论1.1课题背景及意义能源是现代社会和经济发展的基础。
经济的发展与人口的增长使得能源需求日益增加，同时以煤炭、石油和天然气为主的常规能源对自然环境产生了严重的污染和破坏，人类正面临着能源利用和环境保护的双重压力。
早在80年代世界各国就开始寻求能够代替常规能源的新能源。
相对于传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源（特别是化石能源）枯竭问题具有重要意义。
同时，由于很多新能源分布均匀，对于解决由能源引发的战争也有着重要意义。
因此受到了世界各国的重视，目前世界各国都已经把开发新能源和利用可再生能源作为未来能源发展的方向。
据多年调查分析，发现风力发电在目前是最具发展前景的。
风力发电可以为无电偏远地区，如高山、草原和海岛等，提供电力。
主要是利用风力发电机进行性能能源的采集，在利用整流滤波电路得到满足要求的直流电。
最后利用DC/AC的逆变电路进行逆变，升压、滤波满足电网要求后，送与用户使用。
也可以用许许多多的风力发电设备组建一个大型的风力发电厂，把它作为电力系统的一部分。
这样可以很好的缓解现行发电系统的对环境的污染和破坏。
风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。
其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约2.53亿千瓦。
中国新能源战略开始把大力发展风力发电设为重点。
按照国家规划，未来15年，全国风力发电装机容量将达到2000万至3000万千瓦。
以每千瓦装机容量设备投资7000元计算，未来风电设备市场将高达1400亿元至2100亿元。
因此，不管是从政治上还是经济上都非常有发展空间。
1.2风力电能变换装置的发展趋势风力发电要经过两次能量转换，首先需要风轮机将风能转换成机械能，再由发电机及其控制系统将机械能转换成电能。
由于风能能量密度低、稳定性差，所以大中型风轮机的最高转速一般在20～40r/min，这样低的转速是不能直接驱动常规发电机的。
目前，主要是采用齿轮箱对风轮机提速的方法来解决这一问题，这种风力发电系统结构，我们称其为非直驱风力发电系统。
这类风力发电系统又主要分为定桨距风力发电机和变桨距风力发电机两种。
定桨距风力发电机的风轮机桨叶与轮毂的连接是固定的，既当风速变化时，桨叶的迎风角度不能随之变化，发电机一般采用双速发电机来保证低风速段风力发电机具有较好的效率特性。
变桨距风力发电机的风轮机的桨叶可绕叶片中心轴旋转，使叶片攻角在一定范围内变化，以便调节输出功率不超过设计容许值。
这两种系统的发电机均采用异步发电机。
图1-1非直驱风力发电系统结构图图1-2直驱风力发电系统结构图图1-2所示系统为直驱风力发电系统，该系统主要由风轮机、发电机和电能变换装置三部分组成。
由于风能密度的问题，该系统的发电机需运行在低转速下，并且输出的电能不稳定，需采用电能交换装置来解决。
但是，目前在国内对直驱风力发电系统的研究还较少，尤其是对电力电子装置功率接口的研究。
风力发电机的MPPT(Max Power Point Tracker)控制是针对风力机输出功率最大点的跟踪控制。
根据风车的空气动力学特性，在一定的风速下为了将风能最大转化为电能，存在一个最优的风车转速。
最大功率控制是指在不同风速情况下，控制系统通过调节负载自动搜索最佳叶尖速比，使风力发电系统总是工作在或接近最佳状态，获得最大输出功率，从而最大限度地利用风能。
风能是一种能量密度低，稳定性差的能源。
由于风速和风向变化的随机性，风力机的输出转矩和功率将会随机变化，偏离最大输出点。
根据风力发电供电方式的不同将功率输出定性地分为两类：调节机械功率，在风力机控制回路加调节装置使风力机输出机械功率稳定；调节电功率，在发电机的控制部分加入反馈，使用快速响应的控制器和优化控制策略来控制发电机输出功率。
本次设计采用直驱式风力发电系统，省去齿轮箱，风轮机与发电机直接耦合，本着去掉机械调节装置目的，因此不采用调节机械功率的方式。
对于直驱风力发电机来说，发电机转子与风轮机转轴直接耦合，要改变风轮机的转速使风轮机运行在最大功率输出点处只需改变发电机的转速即可。
由于直驱风力发电机多采用永磁同步发电机，所以无法通过调节发电机的励磁来改变发电机的转速。
但是由电机学知识可知，发电机的输出电流与转矩有关，同时发电机输出电压又与频率或者转速有关，因而我们可以控制输出电流来实现对永磁同步发电机工作点的控制，从而控制风力发电机的转速。