摘要
风力发电作为可再生能源的重要组成部分，近年来在全球能源结构转型中发挥了关键作用，而电力电子技术在提升风电系统性能和效率方面具有不可替代的地位。本文以电力电子技术在风力发电系统中的应用与优化为核心，旨在解决传统风电系统中存在的能量转换效率低、并网稳定性差以及控制策略复杂等问题。研究通过分析不同类型风力发电机的特性，结合先进的电力电子变换器拓扑结构，提出了一种基于模型预测控制的优化策略，该策略能够显著提高系统的动态响应速度和稳态精度。同时，针对风电并网过程中可能出现的谐波污染和功率波动问题，设计了一种自适应滤波算法，有效降低了电网侧的电能质量影响。实验结果表明，所提出的优化方法不仅提升了风电系统的整体效率，还增强了其在复杂工况下的适应能力。本文的主要创新点在于将模型预测控制与自适应滤波技术相结合，为风电系统的高效运行提供了新的解决方案，对推动风力发电技术的发展具有重要意义。
关键词：风力发电；电力电子技术；模型预测控制
Abstract
Wind power generation, as a crucial component of renewable energy, has played a key role in the global energy structure transition in recent years, while power electronics technology holds an irreplaceable position in enhancing the performance and efficiency of wind power systems. This paper focuses on the application and optimization of power electronics technology in wind power generation systems, aiming to address issues such as low energy conversion efficiency, poor grid-connected stability, and complex control strategies in traditional wind power systems. By analyzing the characteristics of different types of wind generators and integrating advanced power electronic converter topologies, an optimized strategy based on model predictive control is proposed, which can significantly improve the dynamic response speed and steady-state accuracy of the system. Meanwhile, in response to potential problems of harmonic distortion and power fluctuation during wind power grid connection, an adaptive filtering algorithm is designed, effectively reducing the impact on power quality at the grid side. Experimental results indicate that the proposed optimization method not only enhances the overall efficiency of the wind power system but also strengthens its adaptability under complex operating conditions. The main innovation of this paper lies in the combination of model predictive control and adaptive filtering technology, providing a new solution for the efficient operation of wind power systems and contributing significantly to the development of wind power generation technology.
Keywords：Wind Power Generation; Power Electronics Technology; Model Predictive Control
目 录
摘要 I
Abstract II
一、绪论 1
(一) 风力发电与电力电子技术的背景 1
(二) 电力电子技术在风力发电中的意义 1
(三) 国内外研究现状分析 1
(四) 本文研究方法与内容安排 2
二、电力电子技术在风力发电中的基础应用 2
(一) 风力发电系统的基本构成 2
(二) 电力电子器件的功能与特性 3
(三) 变流器在风力发电中的作用 3
(四) 控制策略对系统性能的影响 4
三、电力电子技术优化风力发电效率的研究 4
(一) 提高能量转换效率的关键技术 4
(二) 最优功率点跟踪算法的应用 5
(三) 电网接入时的效率优化策略 5
(四) 系统稳定性与效率的平衡分析 6
四、电力电子技术在风力发电中的挑战与解决方案 7
(一) 电力电子设备的可靠性问题 7
(二) 复杂环境下的适应性优化 7
(三) 新型电力电子技术的应用前景 8
(四) 系统成本与效益的综合评估 8
结 论 10
参考文献 11
风力发电作为可再生能源的重要组成部分，近年来在全球能源结构转型中发挥了关键作用，而电力电子技术在提升风电系统性能和效率方面具有不可替代的地位。本文以电力电子技术在风力发电系统中的应用与优化为核心，旨在解决传统风电系统中存在的能量转换效率低、并网稳定性差以及控制策略复杂等问题。研究通过分析不同类型风力发电机的特性，结合先进的电力电子变换器拓扑结构，提出了一种基于模型预测控制的优化策略，该策略能够显著提高系统的动态响应速度和稳态精度。同时，针对风电并网过程中可能出现的谐波污染和功率波动问题，设计了一种自适应滤波算法，有效降低了电网侧的电能质量影响。实验结果表明，所提出的优化方法不仅提升了风电系统的整体效率，还增强了其在复杂工况下的适应能力。本文的主要创新点在于将模型预测控制与自适应滤波技术相结合，为风电系统的高效运行提供了新的解决方案，对推动风力发电技术的发展具有重要意义。
关键词：风力发电；电力电子技术；模型预测控制
Abstract
Wind power generation, as a crucial component of renewable energy, has played a key role in the global energy structure transition in recent years, while power electronics technology holds an irreplaceable position in enhancing the performance and efficiency of wind power systems. This paper focuses on the application and optimization of power electronics technology in wind power generation systems, aiming to address issues such as low energy conversion efficiency, poor grid-connected stability, and complex control strategies in traditional wind power systems. By analyzing the characteristics of different types of wind generators and integrating advanced power electronic converter topologies, an optimized strategy based on model predictive control is proposed, which can significantly improve the dynamic response speed and steady-state accuracy of the system. Meanwhile, in response to potential problems of harmonic distortion and power fluctuation during wind power grid connection, an adaptive filtering algorithm is designed, effectively reducing the impact on power quality at the grid side. Experimental results indicate that the proposed optimization method not only enhances the overall efficiency of the wind power system but also strengthens its adaptability under complex operating conditions. The main innovation of this paper lies in the combination of model predictive control and adaptive filtering technology, providing a new solution for the efficient operation of wind power systems and contributing significantly to the development of wind power generation technology.
Keywords：Wind Power Generation; Power Electronics Technology; Model Predictive Control
目 录
摘要 I
Abstract II
一、绪论 1
(一) 风力发电与电力电子技术的背景 1
(二) 电力电子技术在风力发电中的意义 1
(三) 国内外研究现状分析 1
(四) 本文研究方法与内容安排 2
二、电力电子技术在风力发电中的基础应用 2
(一) 风力发电系统的基本构成 2
(二) 电力电子器件的功能与特性 3
(三) 变流器在风力发电中的作用 3
(四) 控制策略对系统性能的影响 4
三、电力电子技术优化风力发电效率的研究 4
(一) 提高能量转换效率的关键技术 4
(二) 最优功率点跟踪算法的应用 5
(三) 电网接入时的效率优化策略 5
(四) 系统稳定性与效率的平衡分析 6
四、电力电子技术在风力发电中的挑战与解决方案 7
(一) 电力电子设备的可靠性问题 7
(二) 复杂环境下的适应性优化 7
(三) 新型电力电子技术的应用前景 8
(四) 系统成本与效益的综合评估 8
结 论 10
参考文献 11
