1. 研究目的与意义
1.课题研究的背景
风能作为一种可再生的清洁能源，储量大、分布广，具有良好的发展前景，提高风能利用率是风力发电领域的研究热点。传统风电机组多采用异步发电机作为机组组成部件，风力转机通过齿轮箱与异步发电机相连，但齿轮箱由于存在不可避免的机械损耗，风能利用率必然受损，而且随着大型转机的投入运行，与之相配的齿轮箱的造价和维护成本也越来越高。永磁直驱风电机组具有直接驱动的特点，无需齿轮箱连接，减少机身的额外负重，因而其对风能有较高的利用率，越来越多的风电场进行大规模永磁直驱风电机组并网，其在风电机组领域的发展前景也备受关注。
2.课题研究的现状及发展趋势
2. 研究内容和问题
基本内容：
风能作为一种可再生的清洁能源，储量大、分布广，具有良好的发展前景，提高风能利用率是风力发电领域的研究热点。传统风电机组多采用异步发电机作为机组组成部件，风力转机通过齿轮箱与异步发电机相连，但齿轮箱存在不可避免的机械损耗，风能利用率必然受损，而且随着大型转机的投入运行，与之相配的齿轮箱的造价和维护成本也越来越高。永磁直驱风电机组具有直接驱动的特点，无需齿轮箱连接，减少机身的额外负重，因而其对风能有较高的利用率，越来越多的风电场进行大规模永磁直驱风电机组并网，其在风电机组领域的发展前景也备受关注。
但由于风能具有波动性、间歇性和随机性的特点，永磁直驱风电机组需要考虑到自然风速变化关系和诸多不可控的因素，其系统组成也较为复杂。研究永磁直驱风电机组的运行特性和运行逻辑，并探究控制其运行的方式和技术指标，对风电机组稳定和高效的持续运作具有重要意义。
3. 设计方案和技术路线
该设计拟采用理论分析和仿真设计相结合的研究方法。技术路线如下：
1）对永磁同步发电机以及变流器的数学模型进行分析和推导，搭建永磁直驱风电机组的仿真模型，并根据解耦控制原理，搭建可控制的电网侧变流器和发电机侧变流器仿真模型，试图实现变流器对有功功率和无功功率的独立控制。揭示风电机组内在动态特性与运行稳定的关系，基于此探究具备更高运行效率和更稳定的控制策略。
2）通过PSCAD仿真设计分析验证风电机组模型建立和模拟控制的可行性以及风电机组运行的稳定性。
4. 研究的条件和基础
掌握电力电子变换的原理、熟练运用PSCAD/EMTDC软件、掌握PID控制的基本方法和优缺点。
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