摘要：在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天，如何利用风能成为世界各国争相发展的热点，而提高风力发电效率以及增强风力发电机组的稳定性则成为了制约风力发电技术的关键因素。本文以风力发电机组为研究对象,并对风力发电机组的变桨距控制系统展开理论分析和仿真研究。

此论文首先介绍了风力发电机组的背景以及研究意义，同时对国内外关于变桨距的控制系统设计做了详细分析和介绍。其次详细的介绍了风力发电机组的组成，包括风轮、调速装置以及发电机等。并针对两种风力发电机都进行了详细的数学建模和分析介绍。其后对控制策略以及能量转换的原理也做了详细的分析。本文也对风力机的模型进行了基于MATLAB/Simulink的搭建模型验证，通过模型的搭建，能更加直观的观察其输出特性。最后，本文分别对发电机以及传动系统进行了搭建模型的仿真验证，并且对控制器的基本原理也做了详细的介绍。

关键词：风力发电；变桨距；MATLAB/Simulink；PID控制

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论-1

1.1选题背景与研究意义-1

1.1.1选题背景-1

1.1.2研究意义-1

1.2国内外研究现状-2

1.3本论文主要工作-2

第二章 风电变桨距原理与数学建模-3

2.1引言-3

2.2风力发电机的组成-3

2.2.1风轮-3

2.2.2调速装置-4

2.2.3制动系统-4

2.2.4发电机-4

2.3风力发电机原理和数学模型-4

2.4变桨距控制原理及控制过程-6

2.5风力发电机的典型结构-7

2.5.1永磁风力同步发电机组-7

2.5.2双馈风力发电机组-9

2.6控制策略分析-12

2.7能量转换原理-13

2.8本章小结-13

第三章 变桨距控制系统的设计与仿真-16

3.1变桨距风电机组仿真模型的搭建-16

3.1.1风力机模型-16

3.1.2发电机的仿真模型-19

3.1.3传动系统模型-20

3.2控制器的设计-21

3.2.1比例控制器-21

3.2.2积分控制器-22

3.2.3微分控制器-23

3.2.4比例-微分控制器（PD调节器）-23

3.2.5比例积分控制器（PI控制器）-24

3.2.6比例积分微分控制器（PID控制器）-25

3.3 PID控制器的MATLAB仿真-26

3.2本章小结-28

第四章 总结与展望-25

4.1全文总结-25

4.2未来展望-25

参考文献-26

致谢-29