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。

风电发展到目前阶段，其性价比正在形成与煤电、水电的竞争优势。风电的优势在于：能力每增加一倍，成本就下降15%，近几年世界风电增长一直保持在30%以上。随着中国风电装机的国产化和发电的规模化，风电成本可望再降。因此风电开始成为越来越多投资者的逐金之地。 风电电能变换器的改变对风力发电系统的进步尤为重要，在风力发电越来越受世界关注的同时，变换器的改善也在日间进行当中。 三 课题主要内容和要求 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。输出电压：220V±15％;输出功率：500W;效率：效率不小于91％；功率因数：不低于0.93。采用电压环和电流环实现双环控制，以提高控制性能；具有过流保护、输出过压、欠压保护 。 四 研究方法、步骤和措施 4.1 研究方法 首先要对风力发电电能转换器有所了解，研究风力发电的电能变换及其装置，构思可行的电力电子电路和选择适合的电力电子元件。温习曾经学过的整流电路，逆变器电路，斩波电路，完成这次设计，得运用熟练，有个更深的理解。此外，还会用到SWPM、boost电路、matlab等。不仅要会看懂，还要可以应用到实际设计当中。 4.2 步骤 设计步骤如下: （1）第一章 绪论 概述了风力发电电能变换装置的发展现状、及其研究意义，系统主要分类，以及优缺点。 （2）第二章 阐述了永磁同步发电机的系统总体设计方案。 （3）第三章 做出了直驱式系统变换装置的主电路拓扑，分析起原理，器件选型和选型依据。 （4）第四章 分析了直驱式风力发电的控制策略。

（5）第五章 分析了直驱式风力发电系统的软件设计方案 （6）第六章 作出了仿真验证本文理论部分。 （7）结束语 阐述了本文的工作以及不足。 4.3措施 在接下来的时间内，我会重新温习电力电子技术课本，更加深入的学习整流电路，逆变电路，斩波电路等等，在毕业设计当中，不仅仅是理解和看得懂就能做好的，还要运用到实际设计当中。认真仔细的去完成本次设计，在遇到问题是，翻阅资料，询问指导老师，及时决绝问题，确保能按照计划去完成设计。 本次毕业设计，根据学校的安排我的计划如下： （1）第一周至第三周：查阅资料、撰写文献综述和开题报告； （2）第四周至第六周：总体方案的确定； （3）第七周至第九周：主电路设计与控制电路设计； （4）第十周至十二周：参数计算、元器件的选择； （5）第十三周至第十五周：撰写设计说明书； （6）第十六周：毕业设计答辩