垂直轴风力发电Boost功率变换器设计.docx

摘要：全球经济高速的发展都是以石油、煤炭等不可再生资源的大量使用为其基础。而这些不可再生能源的数量总是有限的，但经济对于能源的需求却只会越来越大。在此背景下，利用风力这种可再生能源受到人们的重视。把不稳定的风能转变成为稳定的电能是目前研究的重点，其中小功率的风力发电以其广泛的适应性，具有不可替代的优势，促进社会可持续发展。

本文首先介绍了小功率风力发电的背景，以及国内外的发展现状。然后详细介绍风力发电系统的基本原理，对风力发电进行系统的描述。在以上基础上建立了风力发电功率变换器的数学模型，将发电机发出的不稳定三相电压经三相不控整流电路进行整流，在经Boost电路升压，转变成38V的稳定直流电。

本文在整流部分详细介绍了三相不控整流电路的原理，并对参数进行计算。在Boost升压部分分析了其工作原理，利用IGBT、电感、电容等器件搭建电路，实现升压。利用MATLAB软件建立了对应的仿真模型，观察输出波形后，进行验证修改，使得设计更加合理。最后做了实验研究，实验结果验证了设计和仿真的正确有效性。

关键词：垂直轴风力发电  boost功率变换器 闭环控制 MATLAB仿真

目录

摘要

Abstract

第一章  绪论-1

1.1风力发电的背景和现状-1

1.2国内外风力发电的发展现状-3

1.3本课题研究的意义-4

1.4 本文的主要工作-5

第二章  垂直轴风力发电系统结构和原理-6

2.1垂直轴风力发电系统的结构-6

2.2风力发电系统工作原理-9

2.3本章小结-11

第三章  功率变换器的设计-12

3.1 Boost功率变换器的结构和原理-12

3.1.1 Boost功率变换器的原理-12

3.1.2电感电流连续时的工作特性-14

3.1.3 电感电流断流时的工作特性-16

3.2功率变换器的参数设计-19

3.2.1 垂直轴风力发电机的选型-19

3.2.2 整流桥设计-19

3.2.3  boost功率变换器设计-21

3.3功率变换器PID闭环控制参数设计-24

3.4 本章小结-27

第四章  功率变换器的仿真-28

4.1 MATLAB介绍-28

4.2 三相不控整流桥-28

4.3 boost变换器的开环仿真-30

4.4 boost变换器的闭环仿真-36

4.5 本章小结-40

第五章  boost电路实验测试-41

5.1控制与驱动电路的测试-41

5.2boost电路性能的硬件测试-45

5.3 本章小结-48

第六章 总结和展望-49

6.1课题总结-49

6.2 课题展望-49

参 考 文 献-50

致  谢-52