1. 研究目的与意义
1.课题研究的背景
伴随着国家人口的增加与居民生活质量的提高，各地区的用电量需求也在不断增加，火电依旧是主要电力来源，这使得国内的化石燃料短缺和环境污染的问题日益突出。在此环境下新能源发电技术逐渐兴起，其中，风力发电就是一种很重要的新能源发电类型。作为一种重要的可再生资源发电类型，风力发电收到越来越多国家、越来越多地区的重视。风力发电具有建设周期短、维护费用低、清洁无污染等优点。特别是风力发电不需要燃烧任何燃料、对周围空气无污染的特点使得它在化石燃料较为缺乏、保护环境亟待解决的国家备受重视。利用清洁能源（可再生资源）是人类社会文明进步的直观反映，也是科学技术发展、环保意识提高的体现也是一个地区环保的重要指标。
由于风力发电的特殊性，有许多不同于常规能源发电的特点，风电场的并网运行对电网的电能质量、安全稳定等诸多方面带来负面影响。随着风电场装机容量的增大，对系统的影响也越来越明显，大容量风机如果在运行过程中发生了故障，可能会造成电网电压与频率的跌落，此时整个风力发电系统都处于及其不稳定的状态，如果再次发生电网故障，就将进一步加剧电网波动，使得电网工作处于崩溃状态。为保证同步直驱风力发电机的电力系统安全稳定运行，许多与同步风力发电机并网的相关问题都成为了世界各国重点研究的对象。
2. 研究内容和问题
当电网遭遇故障时，电机的输出功率下降，直流电容电压上升，直流电容的输入、输出功率是不平衡的，功率控制器在检测到电机输出功率的异常后，控制卸荷电路投入，卸荷电路在工作过程中产生有功功率，这就使直流电容输出测的功率提高，维持直流侧电压，从而使得永磁同步电机满足低电压穿越，直到输出测的功率高于输入测的功率时，功率控制器又将控制卸荷电路切出，来降低直流电容输出功率，在不断的投入、切出的反馈控制过程中，支持电网恢复平衡状态。在卸荷电路投入电网电路之后，直流侧电压不能过大导致超过额定电压，理想状态下可计算出功率不平衡时的卸荷电阻上限值，但在实际工作中还需要考虑电压跌落深度、允许直流电压、网侧变流器过载能力等因素，综合考虑电机额定功率、额定电压以及变流器的额定电压、过载能力可以得到更精确的卸荷电阻上限。确定了卸荷电阻上限值后，并非在上限值以下的阻值都是可用的，阻值过低会使通过卸荷电阻的电流过大进一步导致卸荷电阻烧坏，根据热平衡公式可以得到电阻允许的温差和阻值之间的数学关系。确定了卸荷电阻上下限值后，在取值范围内选定卸荷电阻，当电网电压跌幅较小，造成直流电压上升也较小时，可能引起卸荷电阻的反复投切，进而导致直流电压剧烈波动。当电网电压跌落幅度较大时，造成直流电压和功率差很大，此时投入该卸荷电阻，由于短时消耗的有功较小，直流电压和功率差也不会下降到卸荷电阻启动值以下，卸荷电阻不会切出运行，从而不会导致直流电压剧烈波动。因此，考虑到引起采用不同阻值卸荷电阻的直流电压剧烈波动的电网电压跌落区间的不同，再根据卸荷电阻的取值范围，最终确定卸荷电阻的最优值采用MATLAB/Simulink仿真验证直驱永磁同步电机在卸荷电阻最优取值内的低电压穿越能力。主要需要解决的问题有：
(1)在MATLAB/Simulink中根据发电机侧和电网测控制原理搭建发电机侧变流器、电网测变流器的控制框图。
(2)卸荷电阻最优取值的参数计算和卸荷电路投切判据的分析过程，分析直驱永磁同步电机在电网电压跌落后在不同卸荷电阻阻值下、不同卸荷电路投切判据下的电压(功率)特性。
3. 设计方案和技术路线
（1）对直驱永磁同步电机的结构和工作原理进行分析，得出能影响其低电压穿越能力的因素。
（2）分析卸荷电路的工作原理，算出卸荷电阻能使直驱永磁同步电机低电压穿越能力增强的范围以及卸荷电路的选择判据。
4. 研究的条件和基础
掌握电机运行原理以及电机各参数之间的关系，熟练使用MATLAB仿真软件和Simulink工具，能完成对直驱永磁同步电机和卸荷电路的模型搭建和运行状态仿真。
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
