建模与仿真matlab论文 基于matlab风力发电系统的建模与仿真毕业设计论文

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1、的风力发电系统仿真研究[J]中国电力教育,年研究综述与技术论坛专刊,:]王聪,刘永前风力发电系统的建模与仿真研究[J]中国电力教育,年研究综述与技术论坛专刊,:[]李兴国,何玉林,金鑫风力发电机组系统建模与仿真[J]重庆大学学报,,():轴输出转矩(d)发电机三相输出电流(e)转子角速度变换曲线嘉兴学院本科生毕业设计(f)发电机电磁转矩图阶跃风速变化下风电机组参数变化曲线图PC~λ关系曲线图是当浆距角β=时，功率系数PC与叶尖速比λ的仿真曲线，图中当λ=时，PC达到最大值。风力发电系统的建模与仿真总结思考本文先对风力发电的研究背景和意义作了说明，现今世界，能源问题日益突出，作为清洁能源，研究风力发电意义重大。然后对国内外风力发电的发展状况作了阐述，国外风衣发电起步早，技术成熟而且规模大，国内风力发电虽然起步晚，但是

2、电样例系统模型，对自建的风力发电系统控制模型进行仿真分析，验证风力发电系统控制模型的可用性，并且通过单曲线绘图对模拟结果进行了分析，从仿真图形分析，能够基本反映风力发电机的运行情况。风力发电系统控制策略是以风速的变化为依据，风能的最大利用效率为目的，为优化风力发电系统运行特性提出的控制方案。变桨距控制系统的设计主要采用PI控制器，根据发电机有功功率输出和风轮机转速反馈来调节桨叶节距。通过风轮机桨距角控制系统对叶片桨距角进行控制，使风力发电机组的机械部分与发电机的电气部分配合，达到提高风能利用效率及改善供电质量的目的。利用风力发电样例系统来验证控制系统的可用性，并对各种仿真曲线进行分析，从而得出结论。根据风速模型的仿真曲线，分析风轮机和发电机各部分曲线的变化情况和整个系统的仿真曲线图。在并网以前电压的波形基本上是正弦

3、图图渐变风风速图嘉兴学院本科生毕业设计图阵风风速图图综合风速图图是基本风风速仿真图，基本风风速为ms，图是随即风风速仿真图，考虑到风电机会随风向改变，所以最小风速为ms,最大风速为ms，图是渐变风风速仿真图，其s~s作用，保持s，醉倒风速为ms,图是典型阵风风速仿真图，该阵风s~s作用，最大风速为ms。图是前面四种风速叠加仿真图。(a)风速变化风力发电系统的建模与仿真(b)风力机输出机械功率(c)齿轮箱高速轴输出转矩(d)三相输出电流(e)发电机转子角速度变化曲线嘉兴学院本科生毕业设计(f)发电机电磁功率变化曲线图综合风速影响下风电机组单数变化曲线在综合风速影响下，风力机带动永磁同步发电机旋转发电，发电机个参数随风速变化曲线如图，图(a)是风速综合仿真图，由于风力机最大额定风速为ms，所以可以看到在风速达到最大值是

4、发展迅速，有很大的发展前景。第三部分是对风力发电机的原理作了说明，风力发电机的种类繁多，这里对永磁同步发电机的原理结构作了介绍。最后一部分是本文的核心部分，利用MATLAB软件对风力发电系统进行了建模，然后整体仿真，得到了一系列仿真曲线，通过分析曲线，基本能够反应出实际系统的运行情况。本文在进行建模与仿真的时候，在很多地方作了简化，现说明如下：当风速很小的时候，虽然风轮在转动，实际发电机并没有在发电，这里的风力机作定速风机讨论；这里的风力发电机是定浆距风力发电机，即规定了某一个浆距角，不能随着外界风速的变化而改变；在传动系统建模时，没有考虑能量损失耗，只是能量的传递。风力发电资源丰富，技术成熟，可靠性高，成本低且效益显著，在新型能源中发展较快。本论文通过MATLAB仿真软件，建立风力发电系统控制模型以及完整的风力发

5、，同时，传动系统的运动取决于驱动力及阻力的特性。风轮机传动齿轮示意图如图所示，忽略转轴的倔强系数、阻尼因数，通过力学分析，可知风力机转轴到发电机转子之间的机械传动部分的数学方程为：dtdJTTtwtlswt()hsglsTKT()wtJ、分别为风机的转动惯量和机械转速；lsT、hsT分别为经过传动齿轮低速轴和高速轴上的机械转矩；gK为齿轮箱的变比。图风力机仿真模型嘉兴学院本科生毕业设计twtTlsThsT:gK传动齿轮发电机m风轮机图风轮机传动齿轮示意图传功齿轮模型如下图所示：ThsTlsJwtdudtDerivativeAddKgomigatTwt图传动齿轮模型三相同步发电机模型传动模型气动转矩Ta和电机电磁转矩Te变化时，风力发电机风轮机转子将加速或减速运行，对于直驱型永磁同步发电机，假定转子与电

6、]西安:西北工业大学出版社,[]顾绳谷电机及拖动基础[M]机械工业出版社,[]于群,曹娜MATLABSimulink电力系统的建模与仿真[M]机械工业出版社,[]唐江丰,韩春成,王萍,王立地离网小型风力发电系统的建模与仿真[J]电网与清洁能源,,():[]孙东升交流励磁变速恒频风力发电系统建模与仿真[J]计算机仿真,,():[]孙国霞,李啸骢,蔡义明大型变速恒频风电系统的建模与仿真[J]电力自动化设备,():[]Cziker,A,Miron,A,amChindriş,M()WindgeneratorsimactonowersystemsJournalOfElectricalamElectronicsEngineering,(),[]Forcos,A,amMarinescu,C()Modelinganautonomo

7、械角速度；n为发电机转子极对数；为永磁体磁链。PMSM的电磁转矩表达式为：])[(dqdqeiLLinT()以上两个模型集成与PMSM模块中，即。永磁同步发电机模型如下图所示：TmABCABCThreePhaseSeriesRLCBranchScoeScoeScoeScoeScoeTmmABCPermanentMagnetSynchronousMachinemis_abcvs_qdwmthetamTeMachinesMeasurementDemuxmT为风轮机产生的轴机械转矩，abcis_为定子三相电流，m为转子角速度，eT为电磁转矩。图永磁同步发电机嘉兴学院本科生毕业设计风力发电系统整体建模将以上建立的各个子模块封装并按照预先设计方案经行连接，搭建整个自建的风力发电系统。在Simulink下搭建的系统

8、link直驱式永磁风力发电系统的建模与仿真[J]农业网络信息,,():[]赵尊立风电技术的现状与展望[J]中国科技信息,,():[]赵洪杰,马春宁风力发电的发展状况与发展趋势[J]水利科技与经济,,():[]徐凯国内外风力发电现状及发展趋势[J]中国高新技术企业,,():,[]屠卿瑞,徐政,张静基于PSCADEMTDC的直驱式风力发电接入系统建模与仿真[J]太阳能学报,,():[]徐颖剑交直交风力发电系统建模与仿真研究[J]电气开关,,():[]张滕飞,沈伊韡,程强异步风力发电系统建模与仿真[J]华东电力,,():[]夏辑高油价下新能源与节能技术研发趋势[J]安徽科技,,():[]耿华,杨耕,马小亮等并网型风力发电机组的控制技术综述[J]电力电子技术,,():[]廖明夫(德)RGaschJTwele风力发电技术[M

9、机之间为刚性连接，则传动模型可由式()表示elaeqTTTdtdJm()式中：lT为传动损失，lT=mmωB，mB为转动粘滞系数，eqJ是机组等效转动惯量，本文中所研究的直驱型永磁同步发电机组的转动惯量为式()greqJJJ()式中rJ和gJ分别为风轮机和电机的转动惯量。风力发电系统的建模与仿真感应电机模型本系统中采用的是永磁同步发电机，主要分析永磁同步发电机的动态性能，基于qd旋转坐标轴建立起数学模型如下：qmdmqdqqqqqqmdqdddddLninLLLRiLudtdiinLLLRiLudtdi_()式中：di和qi分别为发电机的d轴和q轴电流；dL和qL分别为发电机的d轴和q轴电感；du和qu分别为电压源d轴和q轴分量；R为定子电阻；m为转子的机

10、保持最大，图(b)(c)分别是风力机输出功率变化曲线和齿轮箱高速轴输出转矩，由于功率与转矩之间的比例关系，曲线的形状大致相同。图(d)是发电机三相输出电流曲线，图(e)(f)分别是发电机转子角速度和发电机电磁转曲线，注意到在s之前风速变化较小，转子角速度和电磁转矩变化较小，s之后风速变化较大，转子角速度和电磁转矩随风速变化明显。上图是在短时间内风速变化较大的情况下做的仿真，其中发电机在风速变化情况下转子转速和电磁转矩的细节变化未能清楚观察到，所以设置一个特定的风速，假设风速在s时刻从ms发生阶跃变化到ms时，风电机组中机械量及电气量的变化曲线如图所示。(a)风速阶跃变化风力发电系统的建模与仿真(b)风力机输出功率(c)齿轮箱高alamElectronicsEngineering,(),[]向恺,刘永前基于MATLA

11、仿真模块如图所示。TshTslTmPmOutSubsystemInTslTshSubsystemInPmOutSubsystemInOutSubsystemScoeScoeScoeScoeScoeScoeScoemis_abcvs_qdwmthetamTeMachinesMeasurementDemuxGain传动齿轮模型永磁同步发电机模型风速模型风力机模型风力机的设计额定风速为ms，永磁同步电动机失速转矩为Nm，额定转速为rmin。在不影响仿真效果的情况下，系统的仿真时间设置为秒。图风电系统仿真模型风力发电系统的建模与仿真风力发电系统的仿真分析为有效仿真系统各部分的特性，在模型中设置基本风速为ms，阵风峰值为ms，渐变风最大值为ms，随机风最大最小值分别为ms和ms。风速仿真效果如下图。图基本风风速图图随即风风速

12、形状的，转速基本上是稳定的。并网以后虽然受到了电网的干扰，但转速上升到额定转速后再没有多大变化；电流的波形虽然是正弦的，但整体的趋向也发生了相应的波动。变桨距控制系统在风力发电机组起动时，通过变距来获得足够的起动转矩；起动以后，当低于额定风速运行时的机组状态控制为转速,当高于额定风速运行时，通过调整桨叶节距，改变气流对叶片的攻角，可以改变风力发电机组获得的空气动力转矩，使功率输出保持稳定。额定风速之后的机组状态控制主要由嘉兴学院本科生毕业设计桨距角调节实现。得到的控制系统保持了风力发电机组运行的安全可靠性。风力发电系统的建模与仿真参考文献[]付海涛变速恒频风力发电系统的建模与仿真研究[D]华中科技大学,[]陈涛,郑同伟恒速恒频风力发电系统的建模与仿真[J]农村电气化,,():[]赵立邺,孟镇基于MatlabSimu