摘要：近年来，风能因为其相对低廉的成本成为当今世界最主要的可再生能源之一。但是风在自然中是及其不稳定和复杂的，这也导致了对风能难以高效利用。所以在自然条件下，风电系统对风能的捕获能力显得尤为重要。

若要提高风机对风能的获取能力，这不仅需要加强对风机本身的研究，改善风机材料和结构，提高风机硬件能力，更需要研究出更为高效并且可实行的风能捕获控制策略。很显然，对某一风速而言，风力机的输出功率与风机对风能的捕获效率成正比， 而且总存在一个最高风能利用率，我们称之为最佳风能利用系数，这个系数只在风机的叶桨转速与风速达到合适的比例时才会获得，这个比例我们称之为最佳叶尖速比。若想使风电机一直输出风速下的最大功率，我们需要采取合适有效的控制方法使风机的叶尖速比一直处于最佳，也就是说让风机的转速随实时风速的改变而改变，使系统一直保持着对风能最大效率的捕获。这一过程我们称之为最大功率点跟踪(MPPT)。为了研究这种跟踪控制策略，本文采用直驱式永磁同步发电机（Permanent Magnet Synchronous Generator，PMSG）才进行相关的数学建模和仿真搭建研究。

本文通过爬山搜索法来实现MPPT，并以贝兹理论为基础，研究风力机的特性曲线，对风力机和直驱式永磁同步发电机进行了数学建模，然后运用干扰观测器（DOB）提高直驱式永磁同步发电系统的稳定性。最后在Matlab/Simulink仿真环境搭建了永磁同步风力发电机系统控制仿真模型，并输入阶跃风型进行仿真研究。 

关键词：风能捕获、MPPT、永磁同步发电机、特性曲线、DOB

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论-1

1.1研究背景及意义-1

1.2国内外风电发展现状及趋势-1

1.3本文结构安排-3

第二章 直驱动式风电系统的数学建模-4

2.1引言-4

2.2风力机模型-4

2.2.1风力机的特性参数-4

2.2.1贝兹理论-5

2.2.3风力机的数学模型-7

2.3 永磁同步电机模型-8

2.3.1坐标变换-9

2.3.2永磁同步电机的数学模型-11

第三章 永磁同步风力发电机的控制算法-14

3.1永磁同步电机的矢量控制算法-14

3.1.1矢量控制系统的基本思想-14

3.1.2PMSG矢量控制的特点-14

3.1.3 矢量控制的实现-14

3.2最大功率点跟踪控制-16

3.2.1 最大功率点跟踪的原理-16

3.2.2常见的三种MPPT算法-16

第四章 干扰观测器DOB的研究-19

4.1干扰观测器的原理-19

4.2干扰观测器的设计-20

第五章 直驱式永磁同步发电机组MPPT仿真-22

5.1仿真环境 MATLAB/SIMULINK 简介-22

5.2 PID控制模块-22

5.3风力发电机仿真模型图-24

6.4仿真结果分析-28

第六章 总结与展望-31

6.1全文总结-31

6.2工作展望-31

致谢-33

参考文献-34