基于matlab的風力發(fā)電機組的建模與仿真

1、實驗一 實驗一 ：風力發(fā)電機組的建模與仿真 ：風力發(fā)電機組的建模與仿真姓名： 姓名： 學號： 學號：一、實驗目標 一、實驗目標:1.能夠對風力發(fā)電機組的系統(tǒng)結構有深入的了解。 能夠對風力發(fā)電機組的系統(tǒng)結構有深入的了解。2.能熟練的利用 能熟練的利用 MATLAB 軟件進行模塊的搭建以及仿真。 軟件進行模塊的搭建以及仿真。3.對仿真結果進行研究并找出最優(yōu)控制策略。 對仿真結果進行研究并找出最優(yōu)控制策略。二、 二、實驗類容： 實驗類容

2、：對風速模型、風力機模型、傳動模型和發(fā)電機模型建模，并研究各自控制方法及控制 對風速模型、風力機模型、傳動模型和發(fā)電機模型建模，并研究各自控制方法及控制策略；如對風力發(fā)電基本系統(tǒng)，包括風速、風輪、傳動系統(tǒng)、各種發(fā)電機的數(shù)學模型進行 策略；如對風力發(fā)電基本系統(tǒng)，包括風速、風輪、傳動系統(tǒng)、各種發(fā)電機的數(shù)學模型進行全面分析，探索風力發(fā)電系統(tǒng)各個部風最通用的模型、包括了可供電網(wǎng)分析的各系統(tǒng)的簡 全面分析，探索風力發(fā)電系統(tǒng)各個部風最通用的模型、包

3、括了可供電網(wǎng)分析的各系統(tǒng)的簡單數(shù)學模型，對各個數(shù)學模型，應用 單數(shù)學模型，對各個數(shù)學模型，應用 MATLAB MATLAB 軟件進行了仿真。 軟件進行了仿真。三、實驗原理： 三、實驗原理：風力發(fā)電系統(tǒng)的模型主要包括風速模型、傳動系統(tǒng)模型、發(fā)電機模型和變槳距模型， 風力發(fā)電系統(tǒng)的模型主要包括風速模型、傳動系統(tǒng)模型、發(fā)電機模型和變槳距模型，下文將從以上幾方面進行研究。 下文將從以上幾方面進行研究。1、風速的設計 、風速的設計自然風是風力發(fā)電

4、系統(tǒng)能量的來源，其在流動過程中，速度和方向是不斷 自然風是風力發(fā)電系統(tǒng)能量的來源，其在流動過程中，速度和方向是不斷變化的，具有很強的隨機性和突變性。本文不考慮風向問題，僅從其變化特點 變化的，具有很強的隨機性和突變性。本文不考慮風向問題，僅從其變化特點出發(fā)，著重描述其隨機性和間歇性，認為其時空模型由以下四種成分構成：基 出發(fā)，著重描述其隨機性和間歇性，認為其時空模型由以下四種成分構成：基本風速 本風速 、陣風風速 、陣風風速 、漸變風

5、速 、漸變風速 和噪聲風速 和噪聲風速 。 即模擬風速的模型 即模擬風速的模型 b V g V r V n V為： 為：V= + + +（1- b V g V r V n V1)（1）. 基本風 基本風 =8m/s b VStep Scope基本風仿真模塊 基本風仿真模塊（2）陣風風速 陣風風速(1-2) (1-2) ? ?? ???00cos v g Vg gg g ggT t tT t t tt t? ?? ?

6、 ??11 11式中： 式中： （5）風速 風速 V = + + + b V g V r V n V1Out1Step4Step3Step2Step1StepScope2Scope1ScopeRandom NumberProduct1ProductANDLogicalOperator1ANDLogical Operatorf(u)Fcn1f(u)Fcn10Constant13ConstantClock1ClockAdd2、風力機模型的建

7、立 風力機模型的建立風力機從自然風中所索取的能量是有限的，其功率損失部分可以解釋為留在尾流中的 風力機從自然風中所索取的能量是有限的，其功率損失部分可以解釋為留在尾流中的旋轉動能。能量的轉化將導致功率的下降，它隨所采用的風力機和發(fā)電機的型式而異，因 旋轉動能。能量的轉化將導致功率的下降，它隨所采用的風力機和發(fā)電機的型式而異，因此，風力機的實際風能利用系數(shù) 此，風力機的實際風能利用系數(shù) <0.593 <0.593。風力機實際

8、得到的有用功率為： 。風力機實際得到的有用功率為： p C(2-1) (2-1) ? ? ? ? ?? , 5 . 0 3 2P w s C v R P ?而風輪獲得的氣動扭矩為： 而風輪獲得的氣動扭矩為：(2-2) (2-2) ? ? ? ? ?? , 5 . 0 2 3T w r C v R T ?其中： 其中：表示有用功率，單位為 表示有用功率，單位為 w； 表示空氣密度，單位為 表示空氣密度，單位為 Kg/m；R 表示風輪轉動

9、半 表示風輪轉動半 s P ?徑，單位為 徑，單位為 m； 表示風速，單位為 表示風速，單位為 m/s； 表示風能利用系數(shù)； 表示風能利用系數(shù)； 表示氣動轉矩系 表示氣動轉矩系 m V p C T C數(shù)； 數(shù)；并且有： 并且有：(2-3) (2-3) ? ? ? ? ? ? ? ? ? , , T p C C ?(2-4) (2-4) R Vw? ? ?稱為葉尖速比； 稱為葉尖速比； 為風輪角