Mworks与Simulink仿真在风力发电系统中的应用分析
基于MATLAB_Simulink风电机组并网运行特性分析毕业设计论文
山东科技大学本科毕业设计论文题目基于MATLAB/Simulink风电机组并网运行特性分析学院名称信息与电气工程学院专业班级电气工程及其自动化09-2班学生姓名罗阳百学号200901100818指导教师曹娜2013年6月13日摘要近年来，风能作为一种可再生绿色能源，受到了广泛关注。
随着我国风电产业的持续发展，风电场规模不断扩大，风电场并网运行对电网造成的影响也越来越大。
因此深入分析风电场并网对电力系统的影响，成为进一步开发风能所迫切需要解决的问题。
本文首先分析了国内外风力发电的发展和现状，阐述了风力发电的基本原理。
通过对我国目前应用比较广泛的双馈异步风力发电机和直驱永磁同步电机进行比较，可以看出双馈异步风力发电系统具有明显的优越性。
然后，本文建立了双馈型异步风力发电系统的数学模型。
通过模型的建立，在MATLAB/Simulink仿真环境下实现了风力发电系统的动态仿真，分析了风电场并网的运行特性，探讨了并网风电场与电网之间的相互影响，特别是对输出功率和电压质量的影响。
关键词：双馈异步风力发电机、MATLAB/Simulink仿真、风速、动态仿真ABSTRACTWind power as a kind of renewable green power resources has been received extensive attention in recent years. With the development of wind industry in China and the expansion of the scale of wind farms, the influence brought by large wind farms connected to power systems has become greater and greater. Therefore，the research on the impact of wind farms connected to power systems is an important issue that should be solved urgently.Firstly, the development and recent status of wind power in the world and in China, the characteristics and some technical problems of wind power are analyzed in this paper. The principle of wind power is studied. The operating characteristics of doubly-fed induction motors and direct-drive permanent magnet synchronous motor used in our country are compared in. Through the comparison, we can see that the wind power system with DFIG shows the obvious superiority. Secondly, a series of dynamic mathematics models of wind turbine generator based on the doubly-fed induction wind power system are set. Through Which, the Simulation is developed using MATLAB/Simulink tools by the dynamic mathematics models. The function characteristics of large grid-connected wind farm are analyzed and the interactions of wind power and the grid，especially to the power output and voltage quality，are researched. Key words: Doubly-fed induction wind turbine, MATLAB/Simulink Simulation, Wind speed, Dynamic simulation目录1 绪论 (1)1.1 选题背景及意义 (1)1.2 国内外风力发电的发展和现状 (2)1.3 风电并网对电力系统的影响情况 (4)1.4 论文的主要工作 (7)2 双馈风力发电机组的运行理论 (9)2.1 引言 (9)2.2 风力发电系统类型 (9)2.3 双馈风力发电机组变速恒频运行的基本原理 (11)2.4 双馈风力发电机系统的基本结构 (13)2.5 双馈风力发电机的等效电路 (14)2.6 双馈风力发电机的功率关系 (15)3 双馈风力发电系统的数学模型 (18)3.1 引言 (18)3.2 风速模型 (18)3.3 风力机模型 (21)3.4 传动装置模型 (23)3.5 桨距角控制模型 (25)3.6 双馈异步发电机及其控制系统模型 (26)3.7 变流器模型 (33)3.8 本章小结 (34)4 风电场并网对系统影响仿真分析 (35)4.1 引言 (35)4.2 MATLAB仿真软件的概述 (35)4.3 仿真模型及系统描述 (38)4.4 仿真结果及分析 (39)4.5 本章小结 (50)5 总结 (52)参考文献 (53)致谢 (55)附录（外文文献及翻译） (56)1 绪论1.1 选题背景及意义随着工业的快速发展，世界能源日益枯竭，环境不断恶化。
基于MatlabSimulink的永磁直驱风力发电机组建模和仿真研究
研究
01 引言
03 建模与仿真 05 结论与展望
目录
02 相关技术综述 04 结果与分析
引言
随着环境污染和能源短缺问题的日益严重，可再生能源的开发和利用逐渐成 为研究热点。风能作为一种清洁、可再生的能源，在全球范围内得到了广泛应用。 永磁直驱风力发电机组是一种新型的风力发电系统，具有高效、可靠、节能等优 点，在风能利用领域具有广阔的应用前景。MatlabSimulink作为一种强大的数值 计算和仿真工具，为永磁直驱风力发电机组的建模和仿真研究提供了有效的手段。
结论与展望
本次演示基于MatlabSimulink对永磁直驱风力发电机组进行了建模和仿真研 究，探讨了风速、控制策略和冷却系统等因素对发电机组性能的影响。通过仿真 实验，发现了一些有实用价值的结果，为实际应用提供了参考。然而，本研究也 存在一定的局限性，未来可以对风速模型、控制策略和整个风力发电系统进行更 深入的研究和优化。
通过仿真研究，可以分析不同设置条件对模型和仿真的影响。例如，改变风 速大小和变化规律，分析发电机组的输出功率和效率变化；调整控制策略，研究 其对电机控制性能的影响；改变冷却系统参数，分析其对电机温度场分布的影响 等。通过对比实验和仿真结果，可以总结出建模与仿真的方法与技巧，为实际应 用提供参考。
结果与分析
建模与仿真
在MatlabSimulink中建立永磁直驱风力发电机组的模型，需要对各个组成部 分进行详细建模。首先，建立风速模型，根据风速的变化，通过控制电力电子变 换器来调节发电机转速，实现风能的最大捕获。其次，建立永磁发电机模型，根 据磁场分布和电机的结构参数，计算电机的电磁性能。此外，还需要建立电力电 子变换器和控制系统模型，实现电能的转用价值的结果。首先，风速对永磁直驱 风力发电机组的输出功率和效率具有显著影响。在平均风速较高的情况下，发电 机组的输出功率和效率较高；而在风速波动较大的情况下，发电机组的输出功率 和效率会受到一定影响。其次，控制策略对发电机组的性能具有重要影响。
风力发电机组系统建模与仿真研究
风力发电机组系统建模与仿真研究一、概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了广泛关注。
风力发电机组作为风力发电的核心设备，其性能优化和系统稳定性对于提高风电场的整体效率和经济效益具有重要意义。
对风力发电机组系统进行建模与仿真研究，不仅可以深入了解风力发电机组的运行特性和动态行为，还可以为风力发电系统的优化设计、故障诊断和性能提升提供理论支持和技术指导。
风力发电机组系统建模与仿真研究涉及多个学科领域，包括机械工程、电力电子、自动控制、计算机科学等。
建模过程需要考虑风力发电机组的机械结构、电气控制、风能转换等多个方面，以及风力发电机组与电网的相互作用。
仿真研究则通过构建数学模型和计算机仿真平台，模拟风力发电机组的实际运行过程，分析不同条件下的性能表现和动态特性。
近年来，随着计算机技术和仿真软件的不断发展，风力发电机组系统建模与仿真研究取得了显著进展。
各种先进的建模方法和仿真工具被应用于风力发电机组系统的研究中，为风力发电技术的发展提供了有力支持。
由于风力发电的复杂性和不确定性，风力发电机组系统建模与仿真研究仍面临诸多挑战，需要不断探索和创新。
本文旨在对风力发电机组系统建模与仿真研究进行全面的综述和分析。
介绍风力发电机组的基本结构和工作原理，阐述建模与仿真的基本原理和方法。
重点分析风力发电机组系统建模与仿真研究的关键技术和挑战，包括建模精度、仿真效率、风能转换效率优化等方面。
展望风力发电机组系统建模与仿真研究的发展趋势和未来研究方向，为风力发电技术的持续发展和创新提供参考和借鉴。
1. 风力发电的背景和意义随着全球能源需求的不断增长，传统能源如煤炭、石油等化石燃料的消耗日益加剧，同时带来的环境污染和气候变化问题也日益严重。
寻找清洁、可再生的能源已成为全球关注的焦点。
风能作为一种清洁、无污染、可再生的能源，正受到越来越多的关注和利用。
风力发电技术作为风能利用的主要方式之一，具有广阔的应用前景和巨大的发展潜力。
风力发电变频系统的SIMULINK仿真
风力发电变频系统的SIMULINK仿真仿真交-直-交变频器变频1引言近年来，节能减排己得到世界各国政府的重视，其对环境保护和国民经济的可持续发展有着巨大的作用。
在工业用户中所使用的大容量电动机消耗着大量的电能，利用交流变频器进行节能改造，特别是在风机、泵类的调速中，节能效果明显。
伴随着新能源的不断开发，风力发电方式以其优越性得到了大规模的应用和发展，所使用的发电机主要有永磁直驱发电机和双馈感应发电机。
其中在利用永磁发电机进行发电时，其产生的低频电压要经变频至工频后方能并入电网，变频器需要保证足够大容量进行全功率变换；而目前广泛使用的双馈感应发电机（DFIG），要求变频器具有既能送出电能到转子又能将转子能量反馈到电网的功能。
众所周知，变频器最主要的部件是逆变器，早期的逆变器，比如三相桥式逆变器常采用6脉冲运行方式，其输出电压为方波或阶梯波，谐波含量很大。
近年来，随着开关频率较高的全控型电力电子器件GTO，IGBT，IGCT的问世，逆变器的控制方式大多被脉宽调制（PWM）代替，以正弦波脉宽调制（SPWM）用得最多。
SPWM的优点是可以同时完成调压，调频的功能，使输出电压中谐波含量极大地减少，此外由于开关频率高，有利于快速地对电流进行控制，逐渐成为变频控制系统中应用最广泛的一种调制方式。
而随着电力电子技术、微电子技术和控制理论的发展，为变频器技术日趋成熟准备了条件，先进的空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术在此环境下应运而生，变频器的SVPWM算法与其拓扑结构有着密切的联系，因此必须根据变频器拓扑结构的不同，选取相应的控制算法。
SVPWM的主要思想是:以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。
传统的SPWM方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。
基于matlab风力发电系统的建模与仿真设计
基于matlab风力发电系统的建模与仿真设计一、介绍在当今世界上，可再生能源已经成为人们关注的焦点之一。
其中，风力发电作为一种清洁能源方式，被广泛应用并受到了越来越多的关注。
针对风力发电系统的建模与仿真设计，基于Matlab评台的应用是一种常见的方法。
本文将深入探讨基于Matlab的风力发电系统建模与仿真设计，旨在帮助读者全面理解这一主题。
二、风力发电系统的基本原理风力发电系统是将风能转化为电能的设备。
其基本原理是通过风力驱动风轮转动，通过风轮与发电机之间的转动装置，将机械能转化为电能。
风力发电系统包括风力发电机组、变流器、电网连接等部分。
在设计和优化风力发电系统时，建模与仿真是非常重要的工具。
三、Matlab在风力发电系统建模中的应用Matlab是一种功能强大的数学建模软件，广泛应用于工程、科学和数学领域。
在风力发电系统的建模与仿真设计中，Matlab可以用于模拟风速、风向、风机性能、电网连接等多个方面。
通过Matlab工具箱，可以实现对风力发电系统各个环节的建模和仿真分析。
四、基于Matlab的风力发电系统建模与仿真设计在实际建模中，需要进行风速、风向、风机特性、变流器控制策略等多方面的建模工作。
通过Matlab，可以建立风力机的数学模型，进行风能的模拟，并结合电网连接及功率控制策略进行仿真设计。
通过建模和仿真，可以分析系统在不同工况下的性能表现，指导系统设计和运行。
五、对风力发电系统建模与仿真设计的个人观点和理解在我看来，基于Matlab的风力发电系统建模与仿真设计是一种高效且可靠的方法。
通过Matlab评台，可以更好地对风力发电系统进行综合性的分析和设计。
Matlab提供了丰富的工具箱，能够支持复杂系统的建模和仿真工作。
我认为Matlab在风力发电系统建模与仿真设计上具有很高的应用价值。
六、总结通过本文的阐述，我们全面深入地探讨了基于Matlab的风力发电系统建模与仿真设计。
从风力发电系统的基本原理开始，介绍了Matlab 在该领域的应用，并着重强调了建模与仿真的重要性。
风能发电系统的建模与仿真分析
风能发电系统的建模与仿真分析随着人们对可持续发展和环境保护的重视，可再生能源被越来越多地应用于各个领域。
其中，风能发电作为一种重要的可再生能源，因其广泛性、可再生性、不污染环境等优点，受到了广泛的关注和研究。
风能发电系统是由风机、发电机、变流器、电网等组成的复杂系统，其中涉及到的能量转换与控制问题，需要进行建模和仿真分析，以实现风能发电系统的优化设计、性能评估等目的。
一、风能发电系统的概述风能是一种不消耗、无限可再生的能源，利用风能发电已成为可再生能源发展的重要方向。
风能发电系统通常由风机组、功率变换器、发电机组和电网等部分组成。
其中风机组对风能进行捕捉，经过功率变换器进行能量转换后，储存于发电机组内，最终将电能输送出去。
风能发电系统中的控制技术和能量转换技术分别对系统的稳定性与效率产生着重要影响。
二、风能发电系统的建模为了实现对风能发电系统进行仿真分析与优化设计等目的，需要对系统进行建模。
风能发电系统的建模涉及到多个方面，包括机械部分、电气部分、控制部分等。
其中，机械部分需要考虑风机组的叶片控制、机械转矩等问题；电气部分需要涉及到变流器、发电机组等部分的电气特性；控制部分包括风机组的功率控制等。
在进行风能发电系统的建模时，通常采用MATLAB/Simulink等工具进行模拟。
具体建模过程中，需要先清楚地确定系统的物理模型，将其转换为数学表达式，进一步转换为Simulink中的模块。
例如，风机组可以建立为一个机械传动系统，通过叶片转动与发电过程，最终输出电能。
变流器可以采用半导体开关进行控制，将直流输出转换为交流输出。
三、风能发电系统的仿真分析在对风能发电系统进行建模后，需要对系统进行仿真分析以达到检验系统性能、预测系统操作过程等目的。
仿真分析可从机电特性、功率转换特性、控制策略等方面开展。
机电特性方面，可以分析风能的捕获效率与发电效率等指标。
在Simulink中，可以设置风速、切入风速、切出风速等控制参数，进一步模拟不同风速下的发电特性。
MATLAB动态仿真在风力发电主控系统中的研究与应用
MATLAB动态仿真在风力发电主控系统中的研究与应用作者：王国庆李响来源：《风能》2014年第11期近年来，我国风力发电产业迅猛发展，风电方面的人才需求量越来越大。
国家发改委《可再生能源中长期发展规划》指出，到2020年前，平均每年要新增风电装机容量约200万千瓦，未来风电行业保持持续增长态势，而风电人才缺口将达到10万以上。
配合本科教学和高级技能人才职业培训的实验台、实训台的开发都将面临更大的发展机遇和创新空间。
专业培养教育刚刚起步，系统性和完整性都期待着不断改善和完备，相信跟随着国家迈向教育强国的步伐，风能领域的专业一定能不断的前进和创新，尤其是在风电机组控制方面。
随着风电机组的装机容量日趋增大，风电机组的控制变得越来越困难。
风电机组主控系统在机组控制中占有举足轻重的作用，因此对主控系统控制策略的研究显得非常重要。
本文基于MATLAB与IPC427的动态连接对主控系统的控制策略进行了研究。
实验平台介绍风电机组主控系统动态仿真实验台如图1所示。
该实验平台的开发要求全面系统的模拟兆瓦级风电机组执行机构、传感器的状态及其控制。
主要包括：偏航、变桨、液压站、刹车、齿轮箱润滑、变桨轴承润滑、机舱温度及热交换、航空障碍灯及机组运行状态、安全链等；采用软件仿真模拟风电机组的气动及传动系统特性，并实现风电机组的变桨和转矩闭环控制。
为了在该实验台中运用MATLAB与IPC427的动态连接库，需要在实验台操作面板上进行相关的操作。
该实验平台的操作面板如图2所示。
MATLAB与IPC427的动态连接库简介为了能够将MATLAB中搭建的风电机组的模型以及对应的控制策略运用到IPC427中，需要将MATLAB、IPC427、ODK和所涉及的HMI相连接。
本实验台主控制器采用西门子IPC 427C，基于嵌入式WinAC RTX编码器，利用西门子开发的风速、风向、发电机转速、偏航系统等50种功能块供用户仿真使用。
首先，在MATLAB/Similink环境下设计所需要的控制系统，并对其进行建模与仿真，再通过端口控制器算法实现PLC环境下相对应的控制系统的实时实现。
基于MWorks的定速风力发电系统建模与仿真研究
基金项目:国家自然科学基金青年基金资助项目 (61603139) ;
2017 年度上海市大学生创新创业训练计划资助项
目 (817083 )
统图方法，面对对象的方法等问。本文采用 MWorks软件，
结合面向物理对象的建模方法，建立定速风力发电系统
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I 17 网址 WWW.] 电邮 hrbengineer@163 ， com 2018 年第 7 期
机械工程师
MECHБайду номын сангаасNICAL ENGINEER
Abstract: The modeling and simulation of wind power generation systems is the key to understand the principles off
wind power generation sys剖tem吕 and optimi垃zing the design, manufacture and operation of wind turbines. In this paper,
Keywords: wind power system; MWorks; constant speed; modeling and simulation
。引言 风能存在于地球上的每个角落，是取之不尽、用之不
竭、洁净无污染的可再生能源。近年来，我国的风能利用 得到快速发展，根据全球风能理事会发布的数据， 2016年 中国风电新增装机量为 23370 MW ，继续大幅领先风电 新增装机和累计装机量，名列全球第一 [1] 。
基于MATLABSIMULINK软件风电场建模仿真研究
ｂｏｔｈ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ·ｇｒｉｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｗｉｎｄ ｆａｒｍ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｅｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｅｓ ｏｆ ｗｉｎｄ ｆａｒｍ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒｏｍ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎｓ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｂｒｅａｌ【ｓ ｄｏｗｎ．Ｔｈｕｓ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｓｙｓｔｅｍ ｏｎ ｗｉｎｄ ｆａｒｍ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｎｏｄｅ ｖｏｌｔａｇｅ ａｎｄ ｓｙｓｔｅｍ
ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ ｅｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＭＡＴＬＡＢ—ＳＩＭＵＬＩＮＫ ｓｏｆｔｗａｒｅ；ｍｏｄｅｌｉｎｇ；ｗｉｎｄ ｆａｒｍ
１概述
现代风力发电技术始于２０世纪８０年代的石油危 机，并自２０世纪９０年代取得了飞速的进展。截至 ２ ００６年１ ２月底，全球风电总装机容量已超过 ４７６１６．４ＭＷ，风力发电量已占世界总电量的０．５％。预 计至Ｕ２０２０年风力发电将占世界电力总量的１２％，达 到１２３ １００ＭＷ，发电量约为３００ ０ ０亿ｋＷ·ｈ。我国总 装机容量已超过７６４ Ｍ１］ｌ『，已建４ ３座风场。预计２０１０ 年底我国总装机容量ｎ丁以达：至ｌＪ４００万ｋＷ。随着大 型风力发电机组的开发与应用，尤其是海上风场 （Ｏｆｆｓｈｏｒｅ Ｗｉｎｄ Ｐａｒｋ）的建立，风力发电的容量不 断增大。因此，研究制定风力发电接入电网导则成 为电力公司的当务之急。自２０世纪９０年代以米，人 们已经对并网发电的风机和风场的建模问题进行了
仿真模拟技术在风力发电中的应用教程和风场区域选定
仿真模拟技术在风力发电中的应用教程和风场区域选定引言：随着对可再生能源需求的增长，风力发电作为一种清洁且可持续的能源形式，得到了广泛的关注和发展。
其中，仿真模拟技术在风力发电中的应用逐渐成为一项重要的工具。
本文将探讨仿真模拟技术在风力发电中的应用，为读者提供一份简明扼要的应用教程。
第一部分：风力发电技术概述首先，我们将介绍风力发电技术的基本概念。
风能是一种源源不断的可再生能源，通过将风能转化为电能，可以减少对传统能源的依赖，提高能源的可持续发展性。
风力发电机是一种利用风能来产生电能的设备，它主要由风力发电机组、风机塔和轮毂组成。
第二部分：仿真模拟技术在风力发电中的应用1. 风场测量与数据拟合仿真模拟技术可以帮助我们准确测量和拟合风场数据，从而预测风力发电的效果。
通过采集风速、风向、湍流等数据，利用仿真模拟软件进行数据分析和模型建立，我们可以更好地了解风能资源的分布特征，并选择合适的位置和风机类型进行布置。
此外，仿真模拟技术还可以模拟不同机组数量和不同布局方案的风力发电系统运行情况，为风场规划与设计提供科学依据。
2. 风机叶片设计与优化仿真模拟技术在风机叶片设计与优化中起到了关键作用。
通过仿真模拟软件，我们可以对不同材料、结构和尺寸的叶片进行模拟和分析，以优化其性能和效率。
同时，仿真模拟技术还可以模拟不同风速条件下，风机叶片的响应和负荷情况，从而对叶片的结构进行调整和改进，提高风机的可靠性和稳定性。
3. 风机系统运行模拟与优化借助仿真模拟技术，我们可以对风机系统进行运行模拟与优化。
通过建立风机系统的数学模型，我们可以模拟其在不同运行状态下的性能和效果。
通过对模拟结果的分析和优化，我们可以调整风机的参数和控制策略，以提高风机的输出效率和发电稳定性。
第三部分：风场区域选定的基本原则1. 风能资源评估风场区域的选定首先要进行风能资源评估。
通过实地观测和仿真模拟技术，我们可以评估风场所处地区的风能资源状况，包括平均风速、风向分布、湍流强度等指标。
仿真技术在风力发电机组设计中的应用研究
仿真技术在风力发电机组设计中的应用研究随着全球能源需求的增加，风力发电作为一种可再生的清洁能源得到了越来越广泛的关注和应用。
风力发电机组是风力发电系统的核心部件，其设计的性能直接影响着整个系统的效率和可靠性。
因此，如何利用先进的技术手段提高风力发电机组的设计效率和精度成为了重要的研究课题之一。
本文将探讨仿真技术在风力发电机组设计中的应用研究。
首先，仿真技术在风力发电机组叶片设计中的应用。
叶片是风力发电机组中最关键的部件之一，其设计对提高风能的捕获效率和减小负载有着重要的影响。
传统的叶片设计往往依赖于大量的实验测试和经验积累，费时费力且成本较高。
而通过使用仿真技术，可以在计算机模型中对叶片进行多维度的优化设计，例如改变叶片的形状、材料和结构等。
仿真技术可以通过数值分析和流体力学模拟等方法，精确地计算叶片的受力状况、气动性能和噪声等指标，从而实现对叶片设计的精确控制和优化。
通过仿真技术的应用，可以大大缩短叶片设计周期，提高设计效率和准确性。
其次，仿真技术在风力发电机组齿轮传动系统设计中的应用也十分重要。
齿轮传动系统是风力发电机组的核心能量转换部件，其设计的合理性和可靠性直接影响着整个系统的运行效率和寿命。
传统的齿轮传动系统设计通常依赖于试验台架和试验车间等大量的实验测试，不仅时间长且成本高。
而通过仿真技术，可以在计算机模型中对齿轮传动系统进行静态和动态分析，模拟齿轮的受力状况、运动特性和噪声等。
仿真技术可以精确计算出齿轮的应力、变形和寿命等关键参数，并进行优化设计。
通过仿真技术的应用，可以减少实验测试的次数，降低设计成本，提高设计效率和精度。
此外，仿真技术在风力发电机组的控制系统设计中也发挥着重要作用。
风力发电机组的控制系统是保证系统正常运行和优化能量转换的关键部分。
传统的控制系统设计通常依靠实际的工程经验和试验数据，但受限于试验条件和环境变量的影响，设计的精度和可靠性有限。
而通过仿真技术，可以在计算机模型中对控制系统进行虚拟仿真和调试。
基于Matlab/Simulink的风力发电机组电压波动与闪变仿真分析
基于Matlab/Simulink的风力发电机组电压波动与闪变仿真分析张莉1，孟克其劳1，张占强1，贾大江2，宋为民3【摘要】风力发电机组连接到电网之后产生闪变，这会影响风力发电系统的稳定性。
文章根据国际电工委员会标准，通过Matlab/Simulink采用统计排序法，对风力发电机组电压波动与闪变进行仿真分析。
仿真结果表明：文章设计的闪变测量系统可以验证所设计各滤波器的准确性；对于两种形状的电压波动信号，正弦波信号和矩形波信号，可以得到瞬时闪变觉察度的值均为1以及短时间闪变值Pst的仿真值，与理论值进行对比，测量误差均未超过5%，符合IEC标准的要求，。
【期刊名称】可再生能源【年(卷),期】2016(034)002【总页数】6【关键词】电能质量；电压波动；闪变；瞬时闪变觉察度；短时间闪变值0 引言风能资源丰富、无污染，成本效益好，所以风力发电的前景非常好，但是由于风能自身所具有的不确定性等特征，风力发电机组连接到电网后会产生电压波动与闪变等电能质量问题，这会影响电网供电的稳定性。
因此，对电压波动与闪变进行理论分析，搭建仿真模型并验证其正确性是研究电网稳定性的一种简单并且经济的方式。
本文研究分为两部分：①根据IEC标准中的设计要求介绍了闪变测量系统的实现过程，建立数学模型来模拟电压波动信号。
通过Matlab/Simulink仿真软件，模拟产生两种不同的电压波动信号：正弦波信号和矩形波信号通过“灯—眼—脑”仿真过程得到瞬时闪变觉察度曲线S（t）的仿真值，将该值和IEC标准中的理论值进行对比，检验该闪变测量系统的正确性。
②介绍了闪变值的统计计算方法，IEC标准中通过累积概率函数（CPF）的方法来计算闪变值，这种方法较难理解且计算复杂。
本文采用统计排序法与IEC计算方法相比，统计排序法即使在CPF曲线不存在的情况下也可以通过计算求得短时间闪变值，计算精度也与IEC方法相差不多。
1 电压波动与闪变电压波动与闪变是风力发电机组连接到电网后产生的对电网稳定性影响较为突出的电能质量问题。
基于Matlab/Simulink直驱式永磁风力发电系统的建模与仿真
Modeling and Simulation of Direct-driver
Permanent Wind Power System Based on
Matlab/Simulink
作者： 赵立邺 孟镇
作者机构： 沈阳农业大学信息与电气工程学院,沈阳110161
出版物刊名： 农业网络信息
页码： 30-32页
年卷期： 2011年 第2期
主题词： 直驱 永磁同步发电机 Matlab/Simulink 仿真
摘要：直驱式风力发电系统不需要电励磁、噪声小、维护费用低、控制简单,在风力发电系统中越来越受到欢迎。
在Matlab/Simulink环境下,建立了直驱式永磁同步发电机的风力发电系统仿真模型,模型通过对风速、风力机、永磁同步发电机、全功率变流器进行理论分析实现模型搭建,最终建成整个风力发电系统模型。
仿真结果表明,系统能够在不同风速下稳定运行,最终输出的电压波形近似正弦,谐波含量小。
系统仿真在风电场并网运行中的应用
系统仿真在风电场并网运行中的应用风能作为一种清洁可再生能源，备受关注。
随着风电场的快速发展，风电场的并网运行变得越来越重要。
为了确保风电场的高效运行和电网的稳定性，系统仿真成为了一种必要的方法。
本文将探讨系统仿真在风电场并网运行中的应用。
一、概述系统仿真是通过建立数学模型，模拟实际环境下的风电场并网运行情况。
通过系统仿真，可以实时监测系统的运行状况，预测可能出现的问题，并采取相应的措施进行优化。
二、风电场并网模型1. 风机模型在系统仿真中，风机模型是模拟风电场发电机组的关键。
风机模型需要考虑风速、转子速度、功率曲线等因素，以准确模拟风机的输出特性。
2. 电网模型电网模型是模拟风电场与电网之间的互联情况。
通过电网模型，可以分析电网的稳定性、电压等参数，并优化电网结构，以确保风电场的并网运行。
三、系统仿真的应用1. 风电场优化运行通过系统仿真，可以对风电场的优化运行进行模拟和分析。
通过调整风机的操作策略、电网结构等因素，能够提高风电场的发电效率，降低损耗，提高风电场的经济性。
2. 并网运行安全性评估并网运行安全性评估是风电场运维的关键环节。
通过系统仿真，可以模拟并评估风电场在电网故障、可靠性等情况下的运行情况，及时发现潜在的问题，并采取措施进行修复，确保电网的稳定性。
3. 储能设备优化配置储能设备在风电场中具有重要作用。
通过系统仿真，可以模拟储能设备在不同工况下的运行情况，分析储能设备的配置方式、数量等因素对风电场运行的影响，以找到最佳的储能系统配置方案。
四、系统仿真的优势1. 提高效率系统仿真能够帮助优化风电场的运行策略，提高发电效率，降低成本，提高风电场的经济效益。
2. 确保安全通过系统仿真，可以评估并提前预防风电场运行中可能出现的问题，确保风电场的安全运行。
3. 减少试错成本系统仿真能够模拟实际运行环境，对不同的操作策略进行验证，从而减少试错成本，提高运维效率。
五、结论系统仿真在风电场并网运行中的应用已经取得了显著的进展。
系统仿真在风电场电网运行管理中的应用
系统仿真在风电场电网运行管理中的应用系统仿真是一种通过构建模型，对实际系统进行计算机模拟和实验的方法。
在风电场电网运行管理中，系统仿真发挥了关键的作用。
本文将探讨系统仿真在风电场电网运行管理中的应用，并分析其优势和挑战。
1. 系统仿真的定义与步骤系统仿真是通过对风电场电网运行管理系统进行建模和计算机模拟，以评估和优化系统的运行效果。
其步骤包括问题定义、数据收集、模型构建、模拟运行和结果分析。
2. 资源优化与规划系统仿真可以帮助风电场电网运行管理人员进行资源的优化与规划。
通过建立各种资源（如风力发电机、输电线路等）的模型，并结合实际运行数据进行模拟运行，可以评估不同资源配置方案的效果，为最佳资源配置提供决策依据。
3. 风电场发电效率评估系统仿真可以对风电场的发电效率进行评估。
通过建立风力发电机的模型，并结合实际的风速数据进行模拟，可以评估风电场的发电效率，并找出影响发电效率的因素，以便进行相应调整和优化。
4. 电网稳定性分析系统仿真可以用于分析风电场电网的稳定性。
通过建立电网的模型，并进行各种故障情况的模拟运行，可以评估电网的稳定性，并找出可能导致电网不稳定的因素，为电网运行管理人员提供决策支持。
5. 低碳电网规划系统仿真可以用于进行低碳电网规划。
通过建立低碳电网的模型，并结合不同的发电和储能方案进行模拟运行，可以评估不同方案的低碳效果，并找出可行的低碳电网规划方案，为实现可持续发展提供技术支持。
6. 仿真优势与挑战系统仿真在风电场电网运行管理中具有以下优势：能够对复杂系统进行全面模拟；可以进行大量实验，提供大量数据支持；能够评估不同策略的效果，降低决策风险。
然而，系统仿真也存在一些挑战，包括模型构建的复杂性、数据的获取和处理难度以及计算资源的需求。
综上所述，系统仿真在风电场电网运行管理中具有重要的应用价值。
通过系统仿真，可以优化资源配置、提高发电效率、分析电网稳定性、进行低碳电网规划等，为风电场电网的可持续发展提供支持。
风力发电变频系统的SIMULINK仿真
风力发电变频系统的SIMULINK仿真仿真交-直-交变频器变频1引言近年来，节能减排己得到世界各国政府的重视，其对环境保护和国民经济的可持续发展有着巨大的作用。
在工业用户中所使用的大容量电动机消耗着大量的电能，利用交流变频器进行节能改造，特别是在风机、泵类的调速中，节能效果明显。
伴随着新能源的不断开发，风力发电方式以其优越性得到了大规模的应用和发展，所使用的发电机主要有永磁直驱发电机和双馈感应发电机。
其中在利用永磁发电机进行发电时，其产生的低频电压要经变频至工频后方能并入电网，变频器需要保证足够大容量进行全功率变换；而目前广泛使用的双馈感应发电机（DFIG），要求变频器具有既能送出电能到转子又能将转子能量反馈到电网的功能。
众所周知，变频器最主要的部件是逆变器，早期的逆变器，比如三相桥式逆变器常采用6脉冲运行方式，其输出电压为方波或阶梯波，谐波含量很大。
近年来，随着开关频率较高的全控型电力电子器件GTO，IGBT，IGCT的问世，逆变器的控制方式大多被脉宽调制（PWM）代替，以正弦波脉宽调制（SPWM）用得最多。
SPWM的优点是可以同时完成调压，调频的功能，使输出电压中谐波含量极大地减少，此外由于开关频率高，有利于快速地对电流进行控制，逐渐成为变频控制系统中应用最广泛的一种调制方式。
而随着电力电子技术、微电子技术和控制理论的发展，为变频器技术日趋成熟准备了条件，先进的空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术在此环境下应运而生，变频器的SVPWM算法与其拓扑结构有着密切的联系，因此必须根据变频器拓扑结构的不同，选取相应的控制算法。
SVPWM的主要思想是:以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准，以三相逆变器不同开关模式作适当的切换，从而形成PWM波，以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。
传统的SPWM方法从电源的角度出发，以生成一个可调频调压的正弦波电源，而SVPWM方法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑，模型比较简单，也便于微处理器的实时控制。
风力发电变频系统的SIMULINK仿真
风力发电变频系统的SIMULINK仿真
吕勇
【期刊名称】《变频器世界》
【年(卷),期】2010(000)009
【摘要】高压变频器在工业节能减排实践中起着重要作用,它的应用日益广泛。
特别随着风力发电的较快增长,在风力发电控制系统中采用变速恒频技术,变频系统得
到了更为普遍的研究。
本文通过对风电变频系统的详细介绍;并对所采取的控制策
略进行了分析,利用Matlab/Simulink的电力系统工具箱的元器件,做了相关的仿真。
【总页数】5页(P59-63)
【作者】吕勇
【作者单位】上海提迈克电气传动科技有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN773
【相关文献】
1.Mworks与Simulink仿真在风力发电系统中的应用分析 [J], 杨思源;杨皓钦
2.风力发电机组中双馈变频系统的工况分析 [J], 程明杰
3.智能风机变频系统在小型分散式污水处理中的应用 [J], 罗凯
4.中压电动机带旁路变频系统改造设计探讨 [J], 何勖
5.风力发电站、风力发电站的控制装置和用于操作风力发电站的方法 [J],
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Mworks与Simulink仿真在风力发电系统中的应用分析作者：杨思源杨皓钦来源：《科教导刊》2017年第29期摘要风能储量巨大，无论是从丰富的风能资源和新能源需求的角度，还是从环境保护和政策要求来看，中国都应加快风电产业的发展。
研究风力发电系统关键在于建模。
本文通过介绍目前主流的Simulink与新推出的Mworks软件，比较现阶段各主流软件在风力发电系统仿真中的不同优势，最后提出Mworks与Simulink仿真的联合具有一定的优越性，未来有较大潜力。
关键词风力发电系统 MWorks仿真 Simulink仿真中图分类号：TM614 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2017.10.027Application of Mworks and Simulink Simulation inWind Power Generation SystemYANG Siyuan，[1] YANG Haoqin[2]（[1]Yunnan Vocational Institution Of Energy And Technology， Qujing， Yunnan 655001；[2]School of Electrical and Information Engineering， Sichuan University， Chengdu，Sichuan 610065）Abstract Wind energy reserves are huge， both from the perspective of rich wind energy resources and new energy demand， or from environmental protection and policy requirements，China should speed up the development of wind power industry. The key to studying wind power generation systems is modeling. This paper introduces the current mainstream Simulink and the new Mworks software， compares the different advantages of the mainstream software in the wind power system simulation at the present stage， and finally puts forward the combination of Mworks and Simulink simulation， which has great potential in the future.Keywords wind power generation system； MWorks simulation； Simulink simulation0 引言随着馈送到电网的风电量的扩大和风电技术的不断成熟，电力系统中不得不运行着不同风力发电机组的风电场。
由于设备的技术进步不同，这些风力涡轮机可能对电力系统有不同的影响。
同时，考虑到风力发电的间歇性和随机性，大型风电一体化对电网运行带来一定影响。
仿真软件作为风电系统仿真的重要载体，可以需要模拟出不同环境条件下的风机运行特性，从而为风电设备的设计制造及投产运营提供技术支持。
1 风力发电系统仿真研究现状风力发电系统是很复杂的，要做通盘考虑。
动态模型的准确性难以保证。
对于风力发电机的研究难度较大，而且关于它的建模，研究早期一般用有机制分析和试验方法。
机制分析的方法是分析研究体系的内在原因和机制，找到发展和变化的方法。
通过该方法可以准确模拟系统的特点，体现系统的动态特性。
风电系统建模过程中考虑到内外因素，机制分析方法的使用主要考虑平衡条件，而且风电系统不是单一机制。
对于建模是比较困难的，得到机制模型会有很多错误。
面向对象建模法具有多领域环境统一建模的优势。
该技术的出现解决了工业领域中的许多问题。
该技术将不同环境的简易模型结合到复杂模型中，达到环境的耦合。
该方法可以从系统的本构分析中揭示许多问题的核心。
这种方法允许在不同环境中的对象建模变得统一。
将模型表示为语句，不再是电容器，电感器，弹簧阻尼器，电阻器等物理元件，这些组件通过相关物理定理，根据相关参数建模，使用代数式子可以取代因果分布的方式，使得建模准确度得以提升，同时节约了时间。
另一个不同的区域形成不同的模块库，很容易开发自己的模型或使用现有的模型，可以将自定义模型添加到库中心。
在大容量风电场中，双馈异步和定速风力发电机两种风力发电机组最为常用。
大型异步风力涡轮机直接运行到网络，但经常运行受到阻碍，将受到大量电磁场的影响。
为了保证风电场的稳定运行，我们需要选择合适的模型来保护我的瞬态稳定性，分析不同模型对单元瞬态稳定性的影响，然后保护单元的瞬态稳定性，并选择适当的模式。
目前风力发电研究的仿真软件主要Matlab、GHBladed、HAWC、DIgSILENT、PSCAD、ANSYS、Saber等。
仿真可以采用3D虚拟现实技术、Matlab和Bladed。
2 风力发电主流软件对比2.1 Simulink在风力发电系统中的仿真Simulink是数学软件MATLAB中的仿真模块之一。
将风速模块、风力机模块、传动模块、发电机模块组成一套完整的风电系统。
风机模型为现成的子系统，基于Simulink的系统仿真模块如图1所示。
2.2 MWorks在风力发电系统中的仿真MWorks基于多领域统一建模规范Modelica提供可视化建模、编译仿真和结果分析等功能。
根据MWorks模型库搭建得定速风力发电机系统模型见图2，由控制和机械合成2.3 MWorks与Simulink仿真软件对比针对Matlab Simulink和DIgSILENT的缺陷和发展瓶颈。
提出使用MWorks仿真软件对风电机在风速波动和电力系统短路条件下的仿真，从而通过对输出模型的分析而得到实际风电机的运行情况。
风电机的仿真实验在当下被广泛用于风电机的研究中，主流软件为Matlab Simulink模块和DIgSILENT软件，以最为广泛使用，在教学中，对Matlab Simulink以外的软件教学比较欠缺。
这导致以规范语言Modelica为基础的的MWorks软件的使用较少。
而Matlab Simulink物理系统往往需要进行计算才能获得输入/输出关系的块，所以模型和实际的物理系统结构相差甚远。
相比之下，MWorks模型以与物理系统相同的方式直观组织，比起Smulink就要直观简单一些。
2.3.1 MWorks与Simulink模型耦合原理比较Simulink模型的耦合原理见图3，其中，输出是采样时间、输入和框图状态的函数。
只需要达到满足ODE数学关系，就满足成为Simulink的模块条件。
Simulink的回调函数可以通过C语言实现。
Matlab算法通过与S-function交互的函数，完成对于模型的仿真。
本文采用mdllnitializeSizes，mdlInitializeSampleTimes，mdlStart，mdlOutputs，mdlDerivatives，mdlUpdate和mdlTerminate等几个基本回调函数，其中，mdlOutputs，mdlDerivatives 和mdlUpdate等3个回调函数共同实现块的数学关系。
MWorks模型编译后是混合DAE，将代数变量作为模型内部变量。
它能够对Modelica模型进行编译，通过产生C代码来描述模型之间的数学关系。
同时，S-function的函数mdlOutputs，mdlDerivatives和mdlUpdate可通过调用MoCalculate对MWorks模型进行仿真计算，将MWorks模型作为Simulink的S-function块，与Simulink 内置块一起进行联合仿真。
其调用关系如图4所示。
2.3.2 MWorks与Simulink相比较的优越性Simulink模块（Block）的输入/输出模型和实际的物理系统相比经常需要进行计算之后获得输入/输出关系的模块，导致了仿真模型与实际的物理系统在结构上相差甚远。
MWorks模型因为结构方式更加直观，结构接近实际系统。
开发者可以减少数学的建模，而在物理建模方面研究更深入，从而提高建模效率。
多域建模仿真是未来发展的新趋势。
MWorks能够完成系统的设计仿真工作，尤其在工业产品概念设计和初步设计阶段，该软件能够为工业品的设计提供支持。
特别是风电系统这种多领域相互融合的系统，在设计阶段就能很好把握风电系统的稳定性和可靠性，从而使得风电系统的故障率降低。
目前，对于MWork的使用，较多的是与Matlab Simulink联合起来使用，MWork仿真的实际案例比较少，该软件在风力发电仿真领域处于起步阶段，有一定潜能。
3 总结与展望在风力发电仿真技术的日益发展中，最有代表性的就是MATLAB中的Simulink模块，以及DIgSILENT和PSCAD软件。
随着风电的不断发展，当下较为流行的软件的诸多缺陷会暴露出来。
更加拟物化的如MWorks等仿真软件的优越性会越来越显现，我们将迎来仿真工具软件多元化的时代。
参考文献[1] 陈国欣.风力发电机组综述[J].水电工程，2016.3：112-112.[2] 王聪.面向物理对象面向物理对象建模方法在风电机组建模中的应用研究[D].华北电力大学（北京），2007.[3] 仇亚君，王东涛等.基于PSCAD的双馈感应风力发电系统最大功率跟踪建模与仿真[J].中国信息化，2012（24）：301-302.[4] 赵建军，吴紫俊.基于Modelica的多领域建模与联合仿真[J].计算机辅助工程，2011.20（1）：168.172.。