文档介绍：实验一:风力发电机组的建模与仿真姓名:樊姗学号:一、实验目的:1掌握风力发电机组的数学模型2掌握在MATLAB/Simulink环境下对风力发电机组的建模、仿真与分析;二、实验内容:对风速模型、风力机模型、传动模型和发电机模型建模,并研究各自控制方法及控制策略;如对风力发电基本系统,包括风速、风轮、传动系统、各种发电机的数学模型进行全面分析,探索风力发电系统各个部风最通用的模型、包括了可供电网分析的各系统的简单数学模型,对各个数学模型,应用MATLAB软件进行了仿真。三、实验原理:自然风是风力发电系统能量的来源,其在流动过程中,速度和方向是不断变化的,具有很强的随机性和突变性。本课题不考虑风向问题,仅从其变化特点出发,着重描述其随机性和间歇性,认为其时空模型由以下四种成分构成:基本风速、阵风风速、渐变风速和噪声风速。即模拟风速的模型为:(1-1)(1)基本风速在风力机正常运行过程中一直存在,基本反映了风电场平均风速的变化。一般认为,基本风速可由风电场测风所得的韦尔分布参数近似确定,且其不随时间变化,因而取为常数(2)阵风用来描述风速突然变化的特点,其在该段时间内具有余弦特性,其具体数学公式为:(1-2)式中:(1-3)t为时间,单位s;T为阵风的周期,单位s;,为阵风风速,单位m/s;为阵风开始时间,单位s;为阵风的最大值,单位m/s。(3)渐变风用来描述风速缓慢变化的特点,其具体数学公式如下:(1-4)式中:(1-5)为渐变风开始时间,单位s;为渐变风终止时间,单位s;,为不同时刻渐变风风速,单位m/s;为渐变风的最大值,单位m/s。(4)随机噪声风用来描述相对高度上风速变化的特点,此处不再描述。风力机从自然风中所索取的能量是有限的,其功率损失部分能够解释为留在尾流中的旋转动能。能量的转化将导致功率的下降,它随所采用的风力机和发电机的型式而异,因此,风力机的实际风能利用系数<。风力机实际得到的有用功率为:(2-6)而风轮获得的气动扭矩为:(2-7)其中:表示有用功率,单位为w;表示空气密度,单位为Kg/m;R表示风轮转动半径,单位为m;表示风速,单位为m/s;表示风能利用系数;表示气动转矩系数;并且有:(2-8)(2-9)称为叶尖速比;为风轮角速度,单位为rad/s。本实验在分析传动系统机理的基础上,建立系统的刚性轴模型。刚性轴模型认为传动系统是刚性的,即低速轴,增速齿轮箱传动轴,高速轴都是刚性的。忽略风轮和发电机部分的传动阻尼,最后可得传动系统的简化运动方程为:(3-10)其中:为风轮转动惯量,单位;n为传动比;为发电机转动惯量,单位;为发电机的反转矩,单位。并且:(3-11)为发电机转速,单位rad/s。本实验只建立发电机的模型,而忽略变频装置。发电机的反扭矩方程为:(4-12)(4-13)其中:为发电机极对数;为相数;为电压;为修正系数;为发电机的当量转速;为发电机转子转速;为发电机的同步转速;,分别为定子绕组的电阻和漏抗;,分别为归算后转子绕组的电阻和漏抗,单位为Ω。四、实验结果与分析:阵风风速2渐变风模型及其仿真结果渐变风速3总的风速模型总的风速PrTrwrTe