湖南工程学院毕业设计开题报告

毕业设计(论文)开题报告

题目：风力发电电能变换装置的研究与设计

学院：电气信息学院

专业：电气信息工程及其自动化

学生姓名：许诺学号： ************ 指导老师：浣喜明

2014年3 月9 日

开题报告填写要求

1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效。

2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按此电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。

3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册），其中至少应包括1篇外文资料；对于重要的参考文献应附原件复印件，作为附件装订在开题报告的最后。

4．统一用A4纸，并装订单独成册，随《毕业设计（论文）说明书》等资料装入文件袋中。

毕业设计（论文）开题报告

1．文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。

文献综述

1 风力发电与发电系统电能变换器介绍

伴随着世界经济的发展及人口的增长，人类对能源的需求增加，而从前以煤炭、石油为主的常规能源都存在有限性，且污染和破坏自然环境。而风能是一种清洁的可再生能源，并且资源丰富，有着无需开采、运输的特点[1]。有人估计过，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。面对日益严峻的能源形势,化工燃料日益枯竭,全球范围的能源困局,迫使世界各国不得不讨论后续能源的接续问题[2]。风力发电因投资小、清洁无污染、资源分布广而受到人们的广泛关注。但由于风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出电量是波动的,当风电机组并网运行时,会影响电网的电能质量,如电压偏差、电压波动和闪变、谐波等[3],严重时会对弱电网的安全稳定性造成危害,因此风力发电场对接入电网的影响不容忽视。

1.1 风力发电的类型

目前风力发电系统分非直驱风力发电系统和直驱风力发电系统，前者主要采用齿轮箱对风轮机提速后，驱动常规异步发电机，而直驱风力发电在整个体系结构中，由于省去了增速齿轮箱，减小了风力发电机的体积和重量，省去了维护，降低了风力发电机的运行噪声[4]。所以要进行风力发电电能变换装置的研究与设计，先要对风力发电的类型有所了解。

1.2 风力发电电能变换的本质特点

毕业设计（论文）开题报告

２．开题报告：一、课题的目的与意义；二、课题发展现状和前景展望；三、课题主要内容和要求；四、研究方法、步骤和措施

开题报告

一课题的目的与意义

1.1 风力发电电能变换装置的研究与设计的目的

随着我国经济与科学技术的发展，我们需求的能源越来越多，但与此同时又必须保护环境，使用清洁能源，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。而具统计其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×10^9MW，其中可利用的风能为2×10^7MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风能在早期就得到人们的普遍利用，例如风车牵动，风力抽水等等。而如今，人们更加感兴趣的就是如何利用风力来发电。

针对风力发电系统用电能变换器的特殊要求，即输入电压小、电压调整范围大、输入电流大、输出要求不高，但要求可靠性高、效率高、价格低等，设计并研制一台风力发电系统用电能变换器。由于风量不稳定，所以风力发电机输出的是13~25V变化的交流电，须要经充电器整流，然后再对蓄电瓶充电，使电能转变为化学能。输入电压是很小的，并且电压变化幅度大，我们要使其输出电能可靠性高，效率高且价格低。这就是这次研究与设计的目的。

1.2 风力发电电能变换装置的研究与设计的意义

风能优点明显：清洁，环境效益好，可再生，永不枯竭，基建周期短，装机规模灵活。但也存在缺点：噪声，视觉污染，占用大片土地，不稳定，不可控，目前成本仍然很高，影响鸟类动物。如今，科举越来越发达，我们需要利用飞速发展的科技来更加优质的利用风能。风电作为新兴清洁能源，只要能提高发电质量，就能减少其他不可再生能源的消耗。

我们需要更加优质的风能，提高风力发电效率是目前最重要的任务之一，而设计一款更优质的电能变换器也变得尤其重要，只有这样才能更加突出风力发电的优点，并且减少风力发电带来的影响。这也就是这次毕业设计的意义所在。

二课题发展现状和前景展望

2.1 风电电能变换器的发展现状

中国交交矩阵变换器的研究起步较晚，大致从90年代开始，南京航空航天大学、上海大学、哈尔滨工业大学、清华大学、湘潭大学等单位先后在不同的基金赞助下，开展了这方面的研究工作，并达到了一定的水平。

1994年南京航空航天大学庄心复教授对交交矩阵变换器空间矢量调制原理进行仿真和

实验研究。1997年至98年穆新华在庄心复的指点下对交交矩阵变换器双电压合成原理进行了仿真研究。1997年，上海大学基于空间矢量调制原理和80C196KC单片机研制了用IGBT作为功率开关的交交矩阵变换器实验装置，综合指标达到国际先进水平。1998年西安交通大学王汝文教授等对斩波调制和交交矩阵变换器控制的普遍性问题进行了研究，提出了一种功率因数可调，输入电流和输出电压为正弦的调制函数。1999年，哈尔滨工业大学陈学允、陈希有等专家建立了交交矩阵变换器的等效电路，得到了输入电流、功率因数、电压增益、输出阻抗等性能指标的解析表达式。同年，陈希有在其博士论文中对非对称输入条件下三相矩阵式变换器的谐波进行了研究。为解决坐标变法电压传输比低的问题，引进线—线换流法和改进的线—线换流法，减少了输出谐波，并将电压传输比提高到0.866。同时对几种不同类型的调制策略在非对称输入下的谐波状况进行了分析。

2.2风电电能变换器的前景展望

风能作为新能源当中的优质能源，其发展得到了国家政策的照顾与优惠，这让风电发展逐步进入成熟期，开始重视如何更高效率的利用风能，提高风力发电的利用率，让有限的设备，生产出更多更稳定的电能。

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，根据《风能世界》杂志发布，未来风电设备市场将高达1400亿元至2100亿元。中国风力等新能源发电行业的发展前景十分广阔，预计未来很长一段时间都将保持高速发展，同时盈利能力也将随着技术的逐渐成熟稳步提升。2009年该行业的利润总额将保持高速增长，经过2009年的高速增长，预计2010、2011年增速会稍有回落，但增长速度也将达到60%以上。