- 文献综述
1. 课题研究背景
能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础，常规能源煤、石油、天然气等，它们不仅资源有限，而且在燃烧的过程中造成了严重的大气污染。因此，寻求和开发新能源是一件意义重大、刻不容缓的大事[1]。作为发展最快、技术最成熟、开发最具规模的可再生能源，风能扮演着尤为重要的角色，尤其是永磁直驱式风力发电系统，其无齿轮箱、维护成本低、噪音低等独有的优势正受到越来越多的关注，已经成为变速恒频风电系统未来发展的一个重要方向[2]。作为世界上发展最快的可再生能源，风能受到了世界各国的关注。直驱型风电机组因其具有能量转换效率高、可靠性高、并网功率控制灵活等优点，成为了继双馈型风电机组之后风力发电技术领域的重要研究方向 [3]。不同类别的风力发电系统结构都不尽相同，一般而言，风力发电系统由叶片、轮毂、齿轮箱、发电机、变频器、偏航系统、机舱、塔架和底座等部分组成[4]。电力电子在风能领域的应用也越来越重要[5]。目前投入商业运营的主要有定桨定速型风电系统和变桨变速型风电系统[6]。近年来，功率主要集中在20KW~200KW的中型永磁直驱风力发电机也逐渐得到应用[7]，该机型采用了与传统大型机组的类似设计。本毕业设计的目标是确定50KW机型的设计参数，同时编写最大功率点跟踪控制程序。
2．当下永磁直驱风力发电机研究概述
2.1 永磁直驱风力发电系统数学模型
风力机是风力发电系统的第一个能量转换环节，风轮在空气的推动下旋转，风轮旋转产生的转矩带动发电机运行，以下将介绍风力机捕获风能的基本原理。
根据空气动力学的相关原理可得，风力机捕获气体动能为：
式中：?为气体的密度（kg/?3）
? = ??2为风力机叶片的扫风面积(?2)
v 为风速
??为风功率系数
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