基于matlab的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的建模與仿真

1、實(shí)驗(yàn)一 實(shí)驗(yàn)一 ：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的建模與仿真 ：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的建模與仿真姓名： 姓名： 學(xué)號(hào)： 學(xué)號(hào)：一、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo):1.能夠?qū)︼L(fēng)力發(fā)電機(jī)組的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有深入的了解。 能夠?qū)︼L(fēng)力發(fā)電機(jī)組的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有深入的了解。2.能熟練的利用 能熟練的利用 MATLAB 軟件進(jìn)行模塊的搭建以及仿真。 軟件進(jìn)行模塊的搭建以及仿真。3.對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行研究并找出最優(yōu)控制策略。 對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行研究并找出最優(yōu)控制策略。二、 二、實(shí)驗(yàn)類容： 實(shí)驗(yàn)類容

2、：對(duì)風(fēng)速模型、風(fēng)力機(jī)模型、傳動(dòng)模型和發(fā)電機(jī)模型建模，并研究各自控制方法及控制 對(duì)風(fēng)速模型、風(fēng)力機(jī)模型、傳動(dòng)模型和發(fā)電機(jī)模型建模，并研究各自控制方法及控制策略；如對(duì)風(fēng)力發(fā)電基本系統(tǒng)，包括風(fēng)速、風(fēng)輪、傳動(dòng)系統(tǒng)、各種發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行 策略；如對(duì)風(fēng)力發(fā)電基本系統(tǒng)，包括風(fēng)速、風(fēng)輪、傳動(dòng)系統(tǒng)、各種發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行全面分析，探索風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)各個(gè)部風(fēng)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(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)各個(gè)部風(fēng)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(xué)模型，對(duì)各個(gè)數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用 單數(shù)學(xué)模型，對(duì)各個(gè)數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用 MATLAB MATLAB 軟件進(jìn)行了仿真。 軟件進(jìn)行了仿真。三、實(shí)驗(yàn)原理： 三、實(shí)驗(yàn)原理：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的模型主要包括風(fēng)速模型、傳動(dòng)系統(tǒng)模型、發(fā)電機(jī)模型和變槳距模型， 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的模型主要包括風(fēng)速模型、傳動(dòng)系統(tǒng)模型、發(fā)電機(jī)模型和變槳距模型，下文將從以上幾方面進(jìn)行研究。 下文將從以上幾方面進(jìn)行研究。1、風(fēng)速的設(shè)計(jì) 、風(fēng)速的設(shè)計(jì)自然風(fēng)是風(fēng)力發(fā)電

4、系統(tǒng)能量的來源，其在流動(dòng)過程中，速度和方向是不斷 自然風(fēng)是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能量的來源，其在流動(dòng)過程中，速度和方向是不斷變化的，具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和突變性。本文不考慮風(fēng)向問題，僅從其變化特點(diǎn) 變化的，具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和突變性。本文不考慮風(fēng)向問題，僅從其變化特點(diǎn)出發(fā)，著重描述其隨機(jī)性和間歇性，認(rèn)為其時(shí)空模型由以下四種成分構(gòu)成：基 出發(fā)，著重描述其隨機(jī)性和間歇性，認(rèn)為其時(shí)空模型由以下四種成分構(gòu)成：基本風(fēng)速 本風(fēng)速 、陣風(fēng)風(fēng)速 、陣風(fēng)風(fēng)速 、漸變風(fēng)

5、速 、漸變風(fēng)速 和噪聲風(fēng)速 和噪聲風(fēng)速 。 即模擬風(fēng)速的模型 即模擬風(fēng)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(fēng) 基本風(fēng) =8m/s b VStep Scope基本風(fēng)仿真模塊 基本風(fēng)仿真模塊（2）陣風(fēng)風(fēng)速 陣風(fēng)風(fēng)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(fēng)速 風(fēng)速 V = + + + b V g V r V n V1Out1Step4Step3Step2Step1StepScope2Scope1ScopeRandom NumberProduct1ProductANDLogicalOperator1ANDLogical Operatorf(u)Fcn1f(u)Fcn10Constant13ConstantClock1ClockAdd2、風(fēng)力機(jī)模型的建

7、立 風(fēng)力機(jī)模型的建立風(fēng)力機(jī)從自然風(fēng)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(fēng)力機(jī)從自然風(fēng)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(zhuǎn)動(dòng)能。能量的轉(zhuǎn)化將導(dǎo)致功率的下降，它隨所采用的風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)的型式而異，因 旋轉(zhuǎn)動(dòng)能。能量的轉(zhuǎn)化將導(dǎo)致功率的下降，它隨所采用的風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)的型式而異，因此，風(fēng)力機(jī)的實(shí)際風(fēng)能利用系數(shù) 此，風(fēng)力機(jī)的實(shí)際風(fēng)能利用系數(shù) <0.593 <0.593。風(fēng)力機(jī)實(shí)際

8、得到的有用功率為： 。風(fēng)力機(jī)實(shí)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(fēng)輪獲得的氣動(dòng)扭矩為： 而風(fēng)輪獲得的氣動(dòng)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(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)

9、半 表示風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)半 s P ?徑，單位為 徑，單位為 m； 表示風(fēng)速，單位為 表示風(fēng)速，單位為 m/s； 表示風(fēng)能利用系數(shù)； 表示風(fēng)能利用系數(shù)； 表示氣動(dòng)轉(zhuǎn)矩系 表示氣動(dòng)轉(zhuǎn)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(fēng)輪角