基于matlab的风机控制系统仿真

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1、基于MATLAB的风机控制系统仿真目录一引言41.1研究目的和意义41.2风机控制系统国内外研究现状41.3现阶段风机控制系统存在的问题51.4研究计划以及结构安排6二MATLAB软件在风机控制系统仿真中的应用62.1MATLAB软件62.2MATLAB软件的使用流程62.2.1运行体系结构图62.2.2流程结构图72.3MATLAB软件对风机控制系统仿真72.3.1构建控制系统数学模型72.3.2控制系统类型的路径和分析的实现82.4MATLAB/SIMULINK环境下的仿真82.5本章小结9三风力发电机多域物理建模及系统仿真93.1风力发电机基本构造93.2变桨距调

2、整与控制123.2.1叶片与变桨距连杆（SimMechanics）133.2.2变桨作动器设计133.3偏航调整与控制153.3.1偏航调整（SimDriveline,SimElectronics）153.4发电163.4.1发电机(SimPowerSystems)173.5风载荷模拟与柔性体建模(EmbeddedMATLAB,SimMechanics)183.6监测系统控制(Stateflow)203.7本章小结22四MATLAB软件对风机控制系统进行仿真的策略224.1风力机模型的研究224.2仿真过程、结果和分析254.2.1仿真过程254.2.2结果和分析264

3、.3本章小结26五总结与展望265.1主要工作与创新点265.2不足与展望27参考文献27附录281.风机模型仿真程序：282.空气动力学基础31致谢33ABSTRACT34基于MATLAB的风机控制系统仿真摘要：近年来，鉴于风力发电在新的可再生能源方面的发展前景，使得风力发电的研制在世界范围内获得了蓬勃发展。风能利用效率的提高和风电品质的改善已成为世界各国对风力发电研究的重点。本文针对风力发电机对风能利用的效率问题，进行了基于MATLAB的风机控制系统仿真的研究。论文论述了风力发电机对风能利用效率提高的相关问题和实现方法。首先，在对永磁风力发电机的基础理论进行论述的基

4、础上，分析变转速、变桨距控制，建立了一系列有关的物理方程；其次，基于Matlab/simulink建立风力发电机模型，通过对风机控制系统仿真分析最大功率跟踪和变桨距控制下发电机的性能。基于Matlab/simulink建立风力发电机模型，从而来对风机控制系统进行仿真，仿真结果显示可以通过改变风力发电机的桨距角和风轮转速来提高风力发电机对风能的利用效率。关键词：风机控制系统；MATLAB；仿真一引言1.1研究目的和意义自从20世纪80年代以来，基于一次能源的日益枯竭和环境保护的考虑，世界各国都把开发新的可再生能源作为新能源发展方向。风能作为一种用之不竭、清洁的可再生能源，

5、利用风能来发电已成为当今世界发展最快的一种新能源。风能在近期内是最有前景的可再生能源，许多国家都制定了开发利用风能的发展规划，促进新技术的研究和鼓励市场的开拓。目前国际上对新的发电能力的需求可以分为截然不同的两类：一类是受到环境保护的压力，要求提供更清洁的发电方式，另一类是经济增长需要新的发电能力．风力发电面临两个亟待解决的问题：风能利用效率的提高和风电品质的改善。通过MATLAB对风机控制系统的仿真，不断优化风机的发电效率，从而更有效的利用风能发电，降低能耗成本，有助于缓解世界各国政府能源供应和建设压力,对减少全球废气污染保护环境也有着巨大的现实意义[1]。可以非常有

6、效实际的解决全球环境保护问题和满足经济增长的需要。因此，风力发电向风能利用效率的提高和风电品质的改善两方面发展已成为全世界风力发电研究的主导趋势。1.2风机控制系统国内外研究现状风机的控制系统是风机的重要组成部分，它承担着风机监控、自动调节、实现最大风能捕获以及保证良好的电网兼容性等重要任务，它主要由监控系统、主控系统、变桨控制系统以及变频系统(变频器)几部分组成。各部分的主要功能如下： 监控系统( SCADA)：监控系统实现对全风场风机状况的监视与启、停操作，它包括大型监控软件及完善的通讯网络。 主控系统：主控系统是风机控制系统的主体，它实现自动启动、自动调向、自动调

7、速、自动并网、自动解列、故障自动停机、自动电缆解绕及自动记录与监控等重要控制、保护功能。它对外的三个主要接口系统就是监控系统、变桨控制系统以及变频系统(变频器)，它与监控系统接口完成风机实时数据及统计数据的交换，与变桨控制系统接口完成对叶片的控制，实现最大风能捕获以及恒速运行，与变频系统(变频器)接口实现对有功功率以及无功功率的自动调节。我国在这一技术领域的起步较晚，尤其是对兆瓦级以上大功率机组变速恒频控制技术的研究，更是最近几年的事情，这比风机技术先进国家要落后 20 年时间。我国风电场运行的主力机组大都是600(660)kW级的风力发