基于matlab風力發電系統的建模與仿真-資料下載頁

　　

【正文】 pe7Scope2Scope12Scope11Scope10mis_abcvs_qdwmthetamTeMachinesMeasurementDemux11Gain4傳 動 齒 輪 模 型永 磁 同 步 發 電 機 模 型風 速 模 型風 力 機 模 型風力機的設計額定風速為 ，永磁同步電動機失速轉矩為175Nm ，額定轉速為 3000r/min。在不影響仿真效果的情況下，系統的仿真時間設置為 秒。圖 313 風電系統仿真模型嘉興學院本科生畢業設計204 風力發電系統的仿真分析為有效仿真系統各部分的特性，在模型中設置基本風速為 3m/s，陣風峰值為 6m/s，漸變風最大值為 6m/s，隨機風最大最小值分別為 。風速仿真效果如下圖。 圖 41 基本風風速圖 圖 42 隨即風風速圖 圖 43 漸變風風速圖風力發電系統的建模與仿真21 圖 44 陣風風速圖 圖 45 綜合風速圖 圖 41 是基本風風速仿真圖，基本風風速為 3m/s，圖 42 是隨即風風速仿真圖，考慮到風電機會隨風向改變，所以最小風速為 0m/s,最大風速為 ，圖 43 是漸變風風速仿真圖，其 ~ 作用，保持 ，醉倒風速為6m/s,圖 44 是典型陣風風速仿真圖，該陣風 ~ 作用，最大風速為6m/s。圖 45 是前面四種風速疊加仿真圖。 （a）風速變化嘉興學院本科生畢業設計22（b） 風力機輸出機械功率（c）齒輪箱高速軸輸出轉矩（d）三相輸出電流 （e） 發電機轉子角速度變化曲線風力發電系統的建模與仿真23（f ）發電機電磁功率變化曲線圖 46 綜合風速影響下風電機組單數變化曲線在綜合風速影響下，風力機帶動永磁同步發電機旋轉發電，發電機個參數隨風速變化曲線如圖 46，圖（a）是風速綜合仿真圖，由于風力機最大額定風速為 ，所以可以看到在風速達到最大值是保持最大，圖（b） （c）分別是風力機輸出功率變化曲線和齒輪箱高速軸輸出轉矩，由于功率與轉矩之間的比例關系，曲線的形狀大致相同。圖（d）是發電機三相輸出電流曲線，圖（e）（f）分別是發電機轉子角速度和發電機電磁轉曲線，注意到在 之前風速變化較小，轉子角速度和電磁轉矩變化較小， 之后風速變化較大，轉子角速度和電磁轉矩隨風速變化明顯。上圖是在短時間內風速變化較大的情況下做的仿真，其中發電機在風速變化情況下轉子轉速和電磁轉矩的細節變化未能清楚觀察到，所以設置一個特定的風速，假設風速在 1s 時刻從 6m/s 發生階躍變化到 9m/s 時，風電機組中機械量及電氣量的變化曲線如圖 47 所示。 （a）風速階躍變化嘉興學院本科生畢業設計24（b）風力機輸出功率（c）齒輪箱高速軸輸出轉矩（d）發電機三相輸出電流（e）轉子角速度變換曲線風力發電系統的建模與仿真25（f ）發電機電磁轉矩圖 47 階躍風速變化下風電機組參數變化曲線 圖 48 ~ 關系曲線PCλ圖8 是當漿距角 β=0時，功率系數 與葉尖速比 的仿真曲線，圖中當 =6 時，λ達到最大值 。PC嘉興學院本科生畢業設計265 總結思考本文先對風力發電的研究背景和意義作了說明，現今世界，能源問題日益突出，作為清潔能源，研究風力發電意義重大。然后對國內外風力發電的發展狀況作了闡述，國外風衣發電起步早，技術成熟而且規模大，國內風力發電雖然起步晚，但是發展迅速，有很大的發展前景。第三部分是對風力發電機的原理作了說明，風力發電機的種類繁多，這里對永磁同步發電機的原理結構作了介紹。最后一部分是本文的核心部分，利用 MATLAB 軟件對風力發電系統進行了建模，然后整體仿真，得到了一系列仿真曲線，通過分析曲線，基本能夠反應出實際系統的運行情況。本文在進行建模與仿真的時候，在很多地方作了簡化，現說明如下：當風速很小的時候，雖然風輪在轉動，實際發電機并沒有在發電，這里的風力機作定速風機討論；這里的風力發電機是定漿距風力發電機，即規定了某一個漿距角，不能隨著外界風速的變化而改變；在傳動系統建模時，沒有考慮能量損失耗，只是能量的傳遞。風力發電資源豐富，技術成熟，可靠性高，成本低且效益顯著，在新型能源中發展較快。本論文通過 MATLAB 仿真軟件，建立風力發電系統控制模型以及完整的風力發電樣例系統模型，對自建的風力發電系統控制模型進行仿真分析，驗證風力發電系統控制模型的可用性，并且通過單曲線繪圖對模擬結果進行了分析，從仿真圖形分析，能夠基本反映風力發電機的運行情況。風力發電系統控制策略是以風速的變化為依據，風能的最大利用效率為目的，為優化風力發電系統運行特性提出的控制方案。變槳距控制系統的設計主要采用 PI 控制器，根據發電機有功功率輸出和風輪機轉速反饋來調節槳葉節距。通過風輪機槳距角控制系統對葉片槳距角進行控制，使風力發電機組的機械部分與發電機的電氣部分配合，達到提高風能利用效率及改善供電質量的目的。利用風力發電樣例系統來驗證控制系統的可用性，并對各種仿真曲線進行分析，從而得出結論。 根據風速模型的仿真曲線，分析風輪機和發電機各部分曲線的變化情況和整個系統的仿真曲線圖。在并網以前電壓的波形基本上是正弦形狀的，轉速基本上是穩定的。并網以后雖然受到了電網的干擾，但轉速上升到額定轉速后再沒有多大變化；電流的波形雖然是正弦的，但整體的趨向也發生了相應的波動。變槳距控制系統在風力發電機組起動時，通過變距來獲得足夠的起動轉矩；起動以后，當低于額定風速運行時的機組狀態控制為轉速,當高于額定風速運行時，通過調整槳葉節距，改變氣流對葉片的攻角，可以改變風力發電機組獲得的空氣動力轉矩，使功率輸出保持穩定。額定風速之后的機組狀態控制主要由槳距風力發電系統的建模與仿真27角調節實現。得到的控制系統保持了風力發電機組運行的安全可靠性。 嘉興學院本科生畢業設計28參考文獻[1][D].華中科技大學,2022. [2]陳濤,[J].農村電氣化,2022,(1):3435.[3] 趙立鄴,孟鎮. 基于 Matlab/Simulink 直驅式永磁風力發電系統的建模與仿真[J].農業網絡信息,2022,(2):3035[4][J].中國科技信息,2022,(19):39.[5]趙洪杰,[J].水利科技與經濟,2022,12(9):618622.[6][J].中國高新技術企業,2022,(13):77,81.[7]屠卿瑞,徐政,張靜. 基于 PSCAD/EMTDC 的直驅式風力發電接入系統建模與仿真[J]. 太陽能學報,2022,31(4):523530[8]徐穎劍. 交直交風力發電系統建模與仿真研究[J]. 電氣開關,2022,(4):2532[9]張滕飛,沈伊韡,[J]. 華東電力,2022,39(2):304306[10][J].安徽科技,2022,(8):48[11]耿華,楊耕,[J].電力電子技術,2022,40(6):3336[12]廖明夫 (德) R. Gasch J. .[M].西安:西北工業大學出版社,2022[13].[M].機械工業出版社,[14]于群,[M].機械工業出版社,[15] 唐江豐,韓春成,王萍,王立地. 離網小型風力發電系統的建模與仿真[J]. 電網與清潔能源,2022,28(3):7478[16][J]. 計算機仿真,2022,29（11）:235239[17]孫國霞, 李嘯驄, 蔡義明. 大型變速恒頻風電系統的建模與仿真[J]. 電力自動化設備 2022,27（10）:6973[18]Cziker, A., Miron, A., amp。 Chindri?, M. (2022). Wind generators impact on power systems. Journal Of Electrical amp。 Electronics Engineering, 3(1), 5760.[19]Forcos, A., amp。 Marinescu, C. (2022). Modeling an autonomous wind turbine electric pump system. Journal Of Electrical amp。 Electronics Engineering, 2(2), 2528[20]向愷, MATLAB 的風力發電系統仿真研究[J] .中國電力教育,2022 年研究綜述與技術論壇專刊,2022:17017210]王聰,的建模與仿真研究[J]. 中國電力教育,2022 年研究綜述與技術論壇專刊,2022:125128[21]李興國,何玉林,[J]. 重慶大學學報,風力發電系統的建模與仿真292022,31(11):122612