matlab自然风仿真
电力电子matlab风力发电仿真Wind Farm实验报告
电力电子技术仿真实验报告学校：四川大学学院：电气信息学院专业：电气工程及其自动化年级：2011级班级：电力109班实验内容：9MW DFIG风电场MATLAB仿真实验小组成员：杜泽旭：1143031345罗恒：1143031346何强：1143031347蒋红亮：1143031153陈中俊：1143031272一、仿真平台本次实验的仿真平台是MATLAB软件。
MATLAB软件是由美国mathworks 公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。
它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。
本次实验所用的MATLAB软件版本为MATLAB7.11.0(R2010b)。
二、仿真模型在本次试验中我们所用是MATLAB中的自带的示例中的Sim Power system 中的由风力涡轮机驱动使用双馈异步式风力发电机发电的9MW风力发电系统，这是一个已经搭建好的模块我们只需用在以上基础做一定的参数设定就可以得到我们所想要的仿真模型。
操作步骤如下所示：仿真模型原理图三、实验要求1）系统自带的仿真模块中，说明系统运行工况和风机运行情况（电压、电流、转速等）；2）修改仿真模型，将系统电压改为风机输出670V，升压至35kV，经30km线路输送后并入110kV电网。
要求110kV电网的短路容量为3000MV A。
然后说明系统运行工况和风机运行情况（电压、电流、转速等），并与1）对比；3）修改风速至12m/s，运行仿真并观察结果。
四、实验内容1、系统总体结构图2、系统模型图系统模型图3、模拟电网参数120kV模拟电网参数如下图所示，可知该模块模拟电网在0.03s时发生电压降落，在0.13s时电网恢复电压。
MATLAB在风力发电技术中的应用仿真(共33张)
图9-2 基于普通(pǔtōng)感应发电机的定速风电机组
第4页，共33页。
0.5 0.4 0.3
C p 0.2
0.1
0o
10o
2.5o
5o
0.0
-0.1 0
25o
2
4
6
15o
8 10 12 14 16
图9-3 关系(guān xì)曲线
第5页，共33页。
wi n d tu rb i n e 1
Vdc
Vdc (V)
wr
Speed (pu)
pitch pitch angle (deg)
图9-12
wi n d tu rb i n e 2
Trip
Wi n d T urbi ne Pro te cti o n
Trip Time
0
[T ri p_WT ]
0
Phasors pow ergui
第25页，共33页。
信号 1~3 4~6 7~8 9~11
表9-2 双馈变速风电机组输出(shūchū)信号
信号名称 Iabc(cmplx) (pu) Vabc(cmplx)(pu) Vdq_stator(pu) Iabc_stator (cmplx)(pu)
信号定义
以发电机额定电压为基准 值的流入风电机组端口电流 相量
A
A
B
B
C
C
Line1
A B C Three-Phase Fault
<wr (pu)> <P (pu)> <Q (pu)>
|u| <Vabc (cmplx) (pu)>
y From Workspace
基于MATLAB的船舶机舱通风系统仿真
摘要世界造船业进入了‘数字化’阶段。
船舶的每个系统都可以进行建模与仿真。
船舶机舱是船舶的动力、电力中心，是轮机人员进行管理的场所。
要保证机舱内动力及辅助设备的高效运行，并为工作人员提供舒适的工作环境，必须在机舱内建立并维持适宜的环境条件，船舶机舱通风的目的就在于此。
目前在生产单位的设计中，船舶都依据经验来设计机舱通风系统以保证适宜的机舱环境。
本文主要是基于MATLAB平台，针对船舶通风管道网络进行‘数字化’的仿真。
为船舶通风设备的制造与运行提供一个理论的支持与数字化的体现，为船舶机舱通风系统的长期运行和舱室内气压的变化提供理论参考。
此次仿真是基于集装箱船的通风管道网络设计的，通过风机系统和各个密闭空间模块的差异对船舶通风管道网络进行划分归类，进而对划分的定、变容风机系统模块子系统进行数字建模与界面仿真，同时对每个子系统下的密闭空间模块进行数字建模与界面仿真，最终达到对通风管道网络的界面化，同时可以实时的控制风机的风量以及各个密闭空间气阀的阀值，从而对舱室的气压进行控制与稳定,并且可以动态的显示气压变化趋势的要求。
关键词：排（送）风机；通风管道网络；数值仿真；仿真建模；控制系统ABSTRACTWorld shipbuilding industry has entered a 'digital' phase. Each ship’s system can be modeling and simulation. Ship engine room is the driving force, power center.It is the engineer who managed the place. To ensure that the cabin power and auxiliary equipment running efficiently and to provide staff with a comfortable working environment, It must be established and maintained in the cabin suitable environmental conditions. It is the ship engine room ventilation purpose . Currently in the design of production units, based on experience to design vessels are mechanical ventilation system in order to ensure the appropriate cabin environment.This article is based on matlab platform for ship ventilation duct networks 'digital' in the simulation. Ventilation equipment for the manufacture and ship operation to provide a theoretical support and reflect the number of sub-oriented, for the ship's engine room ventilation system air pressure changes in the long-running and provide a theoretical reference. The simulation is based on the container ship ventilation duct network design, through the fan system and differences between the various modules confined space ventilation ducts on the ship is classified networks, and thus on the division of fixed, variable volume fan system module subsystem for digital modeling and simulation interface, while the confined space under each subsystem modules for digital modeling and simulation interface, and ultimately achieve the ventilation ducts of the network interface, while real-time control fan air flow and various valves valve confined space value, and thus the cabin pressure control and stability, and can dynamically change in air pressure trend display requirements.Key words：exhaust (supply) fan; Ventilation pipeline network; numerical simulation; modeling; control system目录第1章绪论 (1)1.1 船舶通风系统的概述 (1)1.1.1 船舶通风系统的分类 (1)1.1.2 船舶通风系统的目的 (1)1.2 选题的目的和意义 (2)1.3 课题研究的主要任务 (3)1.4 课题研究的主要内容 (3)第2章船舶通风系统建模实现 (4)2.1船舶通风系统管道网络 (4)2.1.1.通风管道网络图概述 (4)2.1.2 风机型号 (5)2.1.3 风机系统分类 (6)2.1.4 各个工作间模块分类 (9)2.2 各个风机系统的数学建模 (9)2.2.1轴流式风机的工作原理 (9)2.2.2轴流风机的特性 (9)2.2.3轴流风机的性能参数 (10)2.2.4通风机的相似原理 (10)2.2.5克拉伯龙方程式 (10)2.2.6风机的数学模型 (11)2.3 各个密闭工作空间的数学建模 (12)第3章船舶通风系统的界面设计与仿真实现 (13)3.1仿真软件介绍 (13)3.2 仿真界面设计与实现 (13)3.2.1通风管道网络界面设计 (13)3.2.2密闭空间界面设计 (14)3.2.3定容排风机系统模块的仿真实现 (15)3.2.4变容排风机系统模块的仿真实现 (18)3.2.5密闭空间模块的仿真实现 (20)3.3 仿真界面优化设计 (21)第4章仿真运行结果与分析 (24)4.1主仿真界面的运行结果 (24)4.2密闭空间仿真界面的运行结果 (24)4.3运行结果分析 (25)结论与感悟 (26)参考文献 (27)致谢 (28)附录1 主要程序源代码 (29)基于MATLAB的船舶通风系统仿真第1章绪论1.1船舶通风系统的概述随着现代航运业的发展，海上交通运输日益繁忙，船舶趋于自动化，安全成为船舶运输永恒的主题。
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。
风力发电matlab仿真代码
风力发电matlab仿真代码
风力发电是利用自然风力发电机转动发电的一种可再生能源发电方式，具有环保、高效、经济等优点。
为了更好地研究和优化风力发电系统的性能，需要进行matlab仿真。
下面是风力发电matlab仿真代码的内容。
1. 风力发电机模型：根据风速和转速计算风力发电机的功率输出。
2. 风场模型：根据地形、建筑物和气象情况等因素，建立风场模型，计算风速分布。
3. 风力机系统控制：根据风场的风速变化，控制风力机的转速和偏航角。
4. 桨叶角控制：根据风速和转速，控制桨叶角度，实现最大功率输出。
5. 风场和风力机系统的实时监控和数据分析：实时监测风场和风力机系统的运行状态，分析性能和故障。
通过以上仿真，可以优化风力发电系统的设计和运行，提高发电效率，降低成本，推广风力发电技术的应用。
- 1 -。
基于MATLAB的风力发电系统仿真研究
基于MATLAB的风力发电系统仿真研究电气工程及其自动化07101班学生姓名：赵爽指导教师：薛继汉教授冯月春助教摘要：本文介绍了风力发电机组的结构组成及原理，并建立了风力发电系统风速的数学模型、传动系统模型、发电机的数学模型, 并用MATLAB软件对风速模型进行了仿真, 结果证明了这些模型的正确性和有效性,说明了风力发电系统的仿真在对风力发电系统分析中的重要作用。
关键词：风力发电;MATLAB仿真; 动态模型; 风力发电机组绪论近几年来，风力发电机组单机容量和风电场建设规模都日益扩大，成为电网电源中的重要组成部分。
风力的随机性和间歇性以及机组运行时的对无功的需求都会影响电力系统稳定运行。
所以，在风电场建设前，需要论证分析风电场接入电网的可行性和确定允许接入的容量水平。
作为分析的基础，需要建立正确的风电机组和风电场的数学模型。
另外，针对新型风力发电机组，也需要根据其特性建立适当的数学模型，并应用于电力系统中，分析它的运行结果。
因此，关于风力发电的课题研究是非常有必要的，对我国的能源结构调整将起到重要的推动作用。
1风力发电机结构组成原理风力发电机组通常亦被称为风能转换系统。
典型的并网型风力发电机组主要包括起支撑作用的塔架、风能的吸收和转换装置—风轮机（叶片、轮毂及其控制器）、起连接作用的传动机构—传动轴、齿轮箱、能量转换装置—发电机及其它风机运行控制系统—偏航系统和制动系统等。
风力发电过程是：自然风吹转叶轮，带动轮毂转动，将风能转变为机械能，然后通过传动机构将机械能送至发电机转子，带动着转子旋转发电，实现由机械能向电能的转换，最后风电场将电能通过区域变电站注入电网。
其能量转换过程是：风能→机械能→电能。
2 风力发电系统对并网运行的影响风力发电机并网过程对电网的冲击影响异步电机作为发电机运行时，没有独立的励磁装置，并网前发电机本身没有电压，因此并网时必然伴随一个过渡过程。
异步发电机并网时的冲击电流的大小，与并网时网络电压的大小、发电机的暂态电抗以及并网时的滑差有关。
基于MATLAB的风力发电机组建模和仿真研究
比Ａ对应与其相应的最大风能利用系数Ｃ。。。对于 任意的叶尖速比，随着桨距角的减小，风能利用系数
逐渐增大。上述结论为变桨距控制提供了理论基
础：在风速低于额定风速时，桨叶节距角口＝０。。发
电机输出功率未达到额定功率，随风速变化通过改
变发电机转子转速或者叶尖速比使风能利用系数恒
定在Ｃ。。。捕捉最大风能。在风速高于额定风速
从自然风只能获取有限能量。风轮实际获得的风能 功率为
Ｐ，＝ｃ，（Ａ，卢）·专－ｐｌｒＲ２移３
（６）
Ａ：坚
（７）
风轮转矩与风速、风轮转速有关，关系式为
ｔ＝岳－ｃｐ㈧鲈扣树毒 ∞，
‘
Ｚ。
∞，
（８）
式中Ｐ。——风轮实际吸收的功率／ｗ；
ＣＡ，·（叶Ａ，尖卢速）—比—；功率系数；
ｒＢ空——气桨密距度角／（。ｋｇ）；·ｍ～；
数，有
云＝后 （蠡为常数）
（２）
２．１．２ 阵风
阵风反映了风速的突变性。其数学模型为
‰＝孚［１一ｃ。ｓ２１Ｔ（争一争）］ （３）
－
１ｇ
１ｇ
２．１．３ 渐变风
渐变风风速是反映风速缓慢变化的特性。其数
学模蚴”尺一（１一等） （４）
·２５·
万方数据
２．１．４随机风
随机风速（％）反映风速变化的随机性，用随机
收稿日期２０ｌｌ—０７一１６ 修订稿日期２０ｌｌ—１０—２０ 基金项目：国家自然科学基金项目（Ｎ０．５１１６７０ｌＩ）；内蒙古自治
区自然科学基金项目（Ｎ０．２０１０Ｍｓ０９０５） 作者简介：陈虎（１９黼一），男．硕士研究生，研究方向：风力发电
机组的智能控制技术。
·２４·
Ｏ引言
风力发电作为一种不竭的可再生资源，具有其 它能源不可取代的优势和竞争力。风能的利用一直 是世界上增长最快的能源，装机容量近年每年增长 超过３０％。预计到２０２０年全球的风力发电装机将
风板控制装置MATLAB仿真
风板控制装置MATLAB仿真风力发电作为一种可再生能源，其在可持续发展中发挥着重要作用。
风力发电是利用风能将其转化为电能的过程，通过风轮的旋转驱动发电机发电。
与传统的能源方式相比，风力发电有着诸多优势，如无污染、永续性、可再生性等。
随着对环境保护和可再生能源的需求不断增长，风力发电在可再生能源领域中的重要性也日益凸显。
随之而来的是风力发电技术的不断创新和发展。
风板控制装置作为风力发电系统中的重要组成部分之一，在风力发电的效能和稳定性方面扮演着至关重要的角色。
本文将通过使用MATLAB进行仿真，研究和分析风板控制装置在风力发电系统中的应用，并探讨其对风力发电效能的影响。
通过这一研究，我们可以深入理解风板控制装置的工作原理和优化方法，为进一步提高风力发电系统的性能和可靠性提供有益的参考。
研究目的:本文将通过使用MATLAB进行仿真，研究和分析风板控制装置在风力发电系统中的应用，并探讨其对风力发电效能的影响。
通过这一研究，我们可以深入理解风板控制装置的工作原理和优化方法，为进一步提高风力发电系统的性能和可靠性提供有益的参考。
研究目的:本论文的研究目标是通过MATLAB仿真来探索风板控制装置的性能。
我们将利用MATLAB的仿真工具，对风板控制装置进行建模和模拟，以评估其在不同工况下的性能表现。
通过这项研究，我们希望能够更全面地了解风板控制装置的运行规律和优劣势，为相关领域的工程设计和优化提供参考依据。
本论文的研究目标是通过MATLAB仿真来探索风板控制装置的性能。
我们将利用MATLAB的仿真工具，对风板控制装置进行建模和模拟，以评估其在不同工况下的性能表现。
通过这项研究，我们希望能够更全面地了解风板控制装置的运行规律和优劣势，为相关领域的工程设计和优化提供参考依据。
本文描述了使用MATLAB进行仿真的方法和步骤，并解释了所采用的风板控制算法。
仿真方法包括以下步骤：设计风板控制器的数学模型和算法。
在MATLAB中实现风板控制器的仿真模型。
基于MATLAB的风电场建模仿真研究
基于MATLAB的风电场建模仿真研究摘要：如今随着风力发电迅速发展和风电场规模不断的扩大，风电场已经成为电力系统的重要组成部分，但是风力发电的随机性和间歇性对接入电力系统的影响也越来越大，因此建立符合实际情况的实用风电场模型非常重要。
本文分析了双馈异步风力发电机组各个环节的数学模型，包括风速、风力机、传动系统、变桨距控制和发电机等数学模型，从而构建基于双馈异步风力发电机组的风电场详细模型。
根据假设风电场整体风速变化和尾流效应造成风速差异两种情况分别对风电场进行分析，对风力发电机组进行组合并简化，从而构建风电场的两种简化模型。
利用MATLAB仿真工具建立风电场的仿真模型，通过仿真分析，对比风电场详细模型和简化模型来说明不同情况下简化模型的准确性与适用性。
关键词：风力发电；双馈异步风力发电机；风电场；建模仿真0 引言风电是目前世界上增长最快的能源，风电技术是可再生能源中最成熟的一种能源技术。
风电由于清洁、环保、安全，取之不尽，用之不竭的特点，世界各国都把风能开发与利用作为一项极其重视的发展领域。
大型风力发电机的单机装机容量也由原来的几十千瓦发展到现在的数兆瓦以上，导致了大量集中型风电场的出现。
风电系统结构较简单，建设周期较短，可实现孤岛和并网两种运行方式，所以风电是新能源中发展最快的能源，并且世界各国都将风能作为新能源发展的首选，各种风力发电研究课题、风电设备制造及并网标准不断提出[1]。
随着风电场装机容量的不断增大及并网后容量占电网电源比例的不断提高，对电力系统的影响越来越大。
因此首先从风电场建模开始，深入研究风电场的特性及其对电力系统电能质量、安全稳定性的影响，对风电大规模发展和并网都有着非常重要的指导意义。
1风力发电机组的发电原理和数学模型1.1 发电机理风能转换系统主要包括起支撑作用的塔架、起风能的吸收与转换作用的风力机、起连接作用的传动系统（轮毂、齿轮箱、连轴器）、将机械能转换成电能的发电机。
基于MATLAB的风机控制系统仿真
基于MATLAB的风机控制系统仿真目录一引言 (3)1.1研究目的和意义 (3)1.2风机控制系统国内外研究现状 (3)1.3现阶段风机控制系统存在的问题 (4)1.4研究计划以及结构安排 ............................... 5 二 MATLAB 软件在风机控制系统仿真中的应用 .. (5)2.1 MATLAB软件 (5)2.2 MATLAB软件的使用流程 (6)2.2.1 运行体系结构图 (6)2.2.2 流程结构图 (6)2.3 MATLAB软件对风机控制系统仿真 (7)2.3.1 构建控制系统数学模型 (7)2.3.2 控制系统类型的路径和分析的实现 (7)2.4 MATLAB/SIMULINK环境下的仿真 (7)2.5本章小结 ........................................... 8 三风力发电机多域物理建模及系统仿真 . (8)3.1风力发电机基本构造 (8)3.2变桨距调整与控制 (11)3.2.1叶片与变桨距连杆(SimMechanics) (12)3.2.2变桨作动器设计 (12)3.3偏航调整与控制 (14)3.3.1偏航调整(SimDriveline,SimElectronics) (14)3.4发电 (15)3.4.1发电机(SimPowerSystems) (16)3.5风载荷模拟与柔性体建模(EmbeddedMATLAB,SimMechanics)173.6监测系统控制(Stateflow) (19)3.7本章小结 .......................................... 21 四 MATLAB 软件对风机控制系统进行仿真的策略 .. (21)4.1风力机模型的研究 (21)4.2仿真过程、结果和分析 (24)4.2.1仿真过程 (24)4.2.2 结果和分析 (25)4.3本章小结 .......................................... 25 五总结与展望.. (25)5.1主要工作与创新点 (25)5.2不足与展望 ........................................ 26 参考文献 ................................................ 26 附录 (27)1.风机模型仿真程序: (27)2.空气动力学基础 ................................... 30 致谢............................. 错误～未定义书签。
MATLAB在风振动仿真分析中的应用
MATLAB在风振动仿真分析中的应用- 建筑技术论文导读:：已广泛应用于电子、通信、自动控制等专业。
论文关键词：SIMULINK，动力分析，仿真1 引言近年来，随着工程结构向更高、更轻、跨度更大的方向发展，风荷载对结构的影响越来越大，仅靠静力分析很难满足工程设计的要求，结构动力分析显得越来越重要。
动力分析远较静力分析复杂，结构的位移、变形、内力、损伤与破坏都在随时间而不断变化，计算量非常大，计算结果也很复杂，结果的分析和整理工作十分艰巨。
然而，计算机技术的发展为动力分析及结果的后处理提供了有效的工具。
Matlab是美国MathWorks公司研制开发的商业数学软件，是用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境平台。
Matlab平台下的SIMULINK组件专门用于动态系统的建模、仿真和仿真综合分析，并提供了集成化的图形环境，其二次开发能力、可视化功能、编程建模能力和数值积分能力等方面的功能强大。
SIMULINK已广泛应用于电子、通信、自动控制等专业，成为动力分析的有力工具，但是动力分析，其在土木工程领域内的应用却非常有限。
本文在SIMULINK环境下，将设置有粘弹性阻尼器的结构作为控制系统，建立其数学模型及状态方程，施加模拟的风荷载，进行动态仿真，得到结构的动态反应。
该方法弥补了现有结构风振仿真分析程序的不足，为后续工作奠定基础。
2 动力分析模型多自由度建筑结构在风荷载作用下任意时刻的动力反应方程为SIMULINK(1)式中，M0，C0，K0 分别为未控结构的质量、刚度和阻尼矩阵；分别为结构的位移、速度、和加速度向量；P(z, t) 为水平脉动风荷载。
为了控制结构的振动，在结构上设置粘弹性阻尼器。
由于粘弹性阻尼器是直接通过阻尼来耗散能量并达到减小结构风振反应的，因此在结构上设置粘弹性阻尼器实际上就是增加了结构的阻尼，即设置粘弹性阻尼器的结构的实际阻尼为结构本身阻尼和由粘弹性阻尼器提供的等效阻尼之和，则在粘弹性阻尼器控制下多自由度结构的动力反应方程为SIMULINK(2)式中，M = M0 ，C = C0+ΔC ，K = K0 +ΔK；ΔC，ΔK为粘弹性阻尼器提供的刚度和阻尼矩阵。
基于MATLAB的风力发电系统仿真研究 案例范本
基于MATLAB的风力发电系统仿真研究案例范本摘要：本文基于MATLAB对风力发电系统进行了仿真研究，建立了风力发电机组模型、风能转换模型和电网模型，并进行了系统级联仿真。
通过仿真结果分析，得出了风速、风轮转速、发电机转速、输出电压和电流等参数的变化规律，为风力发电系统的设计和优化提供了参考。
关键词：MATLAB；风力发电系统；仿真研究；模型建立；系统级联仿真Abstract: This paper conducts a simulation study on wind power generation system based on MATLAB, and establishes the models of wind turbine generator, wind energy conversion and power grid, and conducts system-level cascading simulation. Through the analysis of simulation results, the variation laws of wind speed, wind wheel speed, generator speed, output voltage and current and other parameters are obtained, which provides a reference for the design and optimization of wind power generation system.Keywords: MATLAB; wind power generation system; simulation study; model establishment; system-level cascading simulation一、引言随着环保意识的逐渐提高和能源危机的日益加剧，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了越来越多的关注和重视。
基于matlab风力发电系统的建模与仿真
（ 2009 届）毕业设计（论文）题目：风力发电系统的建模与仿真学院：嘉兴学院专业：电气工程及其自动化班级：电气091学号：***********姓名：******指导教师：*******教务处制年月日诚信声明我声明，所呈交的论文是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得＿＿＿＿＿＿或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
我承诺，论文中的所有内容均真实、可信。
论文作者签名：签名日期：年月日授权声明学校有权保留送论文交的原件，允许论文被查阅和借阅，学校可以公布论文的全部或部分内容，可以影印、缩印或其他复制手段保存论文，学校必须严格按照授权对论文进行处理，不得超越授权对论文进行任意处置。
论文作者签名：签名日期：年月日风力发电系统的建模与仿真摘要本篇论文主要介绍了风力发电机组的基本控制要求和控制策略，在定桨距风力发电机组控制系统仿真方面作了初步的探究和研究。
通过控制系统保持了风力发电机组的安全可靠运行，并实现了稳定机组输出功率和优化功率曲线的控制功能。
利用控制系统使风力发电系统在规定的时间内不出故障或少出故障，并在出故障之后能够以最快的速度修复系统使之恢复正常工作。
本篇论文主要是通过MATLAB仿真软件，建立风力发电系统控制模型以及完整的风力发电样例系统模型，对自建的风力发电系统控制模型进行仿真分析，验证风力发电系统控制模型的可用性，并且通过单曲线绘图对模拟结果进行分析，并利用多曲线绘图模块产生可直接用于研究报告的模拟结果图形。
关键词：风力发电系统；建模；仿真Modeling and simulation of the wind power systemABSTRACTThis paper mainly introduced the basic control requirements and control strategy of wind generating set, the fixed pitch wind turbine control system simulation has made a preliminary exploration and research. Through the control system to keep the safe and reliable operation of wind turbine, and realizes stable output power generating unit and the optimization of the control function of the power curve. Use control system to make wind power system within the prescribed period of time is not out of order or less out of order, and when failed it will repair with the quickest speed system to resume normal work.This paper mainly using the MATLAB simulation software, wind power system control model is established and the complete sample wind power generation system model, to build the control model for the simulation analysis, to verify the usability of the wind power system control model, and carries on the analysis to the simulation result through single curve drawing, and use the curve plotting module generates a graphics can be directly used in the simulation results of the study.Keywords: wind power generation system; Modeling; Simulation（ 2009 届）...........................................................我声明，所呈交的论文是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
风力机风轮模拟系统的Matlab仿真
为 了 能 更好 的模 拟 作 用 在 风 力机 上 的 实 际风
速 ，建立 正确 的风速 模型 具有很 重要 的意义 。经过 实际分析和运算 ，可 以将 自然风分解 为四种成分 ， 分 别为基 本风 、 阵风 、渐变 风和 随机风 ：
ｔｏ ｙ ｔ ｍ． ｒ ｌｓ ｓ ｅ
Ｋｅ ｒ ： ｎ ｏ ｒｇ ｎ ｒ ｔｏ ； ｕ ｐ ｔｃ ａ ａ ｔｒｓ ｉ ； ａ ｌｂ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ； ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｍａ ｈ ｎ ｙ ｗｏ ｄｓ ｗｉ ｄ ｐ ｗｅ ｅ ｅ ａ ｉ ｎ ｏ ｔ ｕ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ Ｍ ｔａ ｉ ｌ ｔ ｏ ａ ｙ ｃ ｒｎ ｕ ｃ ｉｅ
１ ，阵 风最大 值 为ｌ ／ ；仿真 过程 中 ，随机风 的 ０Ｓ ｓ ｍ 采样 时 间设 定为０ １ 。 ． Ｓ
因 为风 速 模 型 已经 确 定 ，因 此 用 户 可 以通 过
编写上位机语言来设定不同的风轮参数和风速参
数 。对 异 步 电机 的控 制选 用变 频 器 ， 由上 位 机 程
一
１ 一 ７
电工电气 （０ ２ ｏ３ ２ １ ． Ｎ ）
风力机风轮模拟系统的Ｍ ｔａ 仿真 ａｌｂ
公式 （） ， 为 阵风 风速 ， （／ ） ｇ 阵风 ２中 ｍ ｓ ；Ｔ为
周期 ， （） １ 阵风启 动 时 间 ， （） ｇ ｘ 阵风 Ｓ ；Ｔ为 Ｓ ；Ｖｍ 为 ａ
风速 波形 与实测 的风速 曲线 基本 吻合 ，验 证 了风速 模 型的正确 性 。 １ ２风 轮模型 ． 风 轮 是 风 电系 统 的 主 要 能量 捕 获 部件 ，把 捕 获 的风 能 转 化 成 机械 能 ，再 经 齿 轮 箱 传送 到发 电
基于MATLAB的风力发电系统仿真研究
基于MATLAB的风力发电系统仿真研究本文旨在介绍风力发电系统仿真研究的背景和重要性，并解释研究的目的和方法。
风力发电是一种可再生能源，具有广泛的应用前景。
通过风能转换为电能，风力发电系统为我们提供了一种环保和可持续的能源选择。
然而，在设计和运行风力发电系统时，我们需要充分了解和优化其运行模式和性能，以提高发电效率和可靠性。
仿真研究是一种有效的手段，可以模拟和分析风力发电系统的性能。
基于MATLAB的仿真研究方法可以提供准确且可靠的结果，帮助工程师和研究人员更好地理解和优化风力发电系统。
本研究的目的是通过基于MATLAB的仿真研究，深入探究风力发电系统的运行原理和特性，并分析不同因素对系统性能的影响。
通过模拟不同的工况和参数，我们可以评估系统的发电能力、效率和稳定性，并提出相应的优化策略。
研究方法将基于MATLAB软件平台，利用数学建模和计算机仿真技术，构建风力发电系统的仿真模型。
通过调整参数和输入条件，我们可以模拟不同的工作环境并进行系统性能分析。
通过本文的研究，我们将深入了解风力发电系统的运行原理，并为实际的工程设计和优化提供可靠的依据和指导。
引用1的参考文献]引用2的参考文献]引用3的参考文献]风力发电的基本原理风力发电是一种利用风能将其转化为电能的过程。
风是地球上大气层中的空气运动，而风能则是由这种空气运动所携带的动能。
风力发电利用了风的动能，通过转子将风能转化为机械能，然后再通过发电机将机械能转化为电能。
风力发电的原理方程风力发电的原理方程可以描述风能转化为机械能和电能的过程。
下面是风力发电的原理方程示意：风能 = 0.5 * 空气密度 * 受风面积 * 风速^3其中。
风能表示单位时间内风所携带的能量空气密度表示空气在单位体积内所含的质量受风面积表示受到风的装置的有效面积风速表示风的运动速度风能通过转子转化为机械能，进而转化为电能。
风力发电的转化效率可以通过以下方程表示：转化效率 = 发电机的输出电能 / 风能本文将介绍基于MATLAB的风力发电系统仿真模型的建立和模拟过程。
(完整)基于matlab的风力发电机组的建模与仿真
(完整)基于matlab的风力发电机组的建模与仿真编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)基于matlab的风力发电机组的建模与仿真）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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实验一 ：风力发电机组的建模与仿真姓名： 学号：一、实验目标:1.能够对风力发电机组的系统结构有深入的了解。
2。
能熟练的利用MATLAB 软件进行模块的搭建以及仿真。
3。
对仿真结果进行研究并找出最优控制策略。
二、实验类容：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：风力发电系统的模型主要包括风速模型、传动系统模型、发电机模型和变桨距模型，下文将从以上几方面进行研究。
1、风速的设计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。
本文不考虑风向问题，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：V=+++ （1—1）（1）。
基本风=8m/s基本风仿真模块（2）阵风风速（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.b V g V r V n V b V g V r V n V b V⎪⎩⎪⎨⎧=00cos v g V g g gg g g T t t T t t t t t +>+<<<1111⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡--=)(2cos 121max cosg g g T t T t G v πcos v g V g t 1max G本例中，阵风开始时间为 3 秒,阵风终止时间为 9 秒，阵风周期为 6 秒，阵风 最大值为 6m/s. （3）渐变风速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 。
matlab仿真工具 基本操作
matlab仿真工具基本操作Matlab是一种功能强大的数学仿真工具，它提供了丰富的功能和工具箱，可以用于各种科学计算、数据分析和模型仿真等领域。
本文将介绍Matlab仿真工具的基本操作，帮助读者快速上手使用该工具。
一、Matlab的安装与启动在开始使用Matlab之前，首先需要将其安装在计算机上。
用户可以从MathWorks官方网站下载Matlab的安装程序，并按照安装向导进行操作。
安装完成后，可以通过桌面上的快捷方式或者在命令行中输入"matlab"来启动Matlab。
二、Matlab的界面与基本操作Matlab的界面由多个窗口组成，包括命令窗口、编辑器窗口、工作空间窗口、命令历史窗口等。
用户可以通过菜单栏、工具栏或者命令行来执行各种操作。
1. 命令窗口：用户可以在命令窗口中直接输入Matlab命令，并按下Enter键执行。
Matlab会立即给出相应的结果，并显示在命令窗口中。
2. 编辑器窗口：用户可以在编辑器窗口中编写Matlab脚本文件，以便进行更复杂的操作。
脚本文件可以保存为.m文件，并通过命令窗口中的"run"命令或者点击编辑器窗口中的运行按钮来执行。
3. 工作空间窗口：工作空间窗口显示了当前Matlab工作空间中的变量列表。
用户可以通过命令行或者脚本文件来创建、修改和删除变量，并在工作空间窗口中查看其值和属性。
4. 命令历史窗口：命令历史窗口记录了用户在命令窗口中输入的所有命令，方便用户查找和重复使用。
三、Matlab的数学计算功能Matlab提供了丰富的数学计算函数，可以进行向量和矩阵运算、符号计算、微积分、线性代数、概率统计等操作。
用户可以通过命令行或者脚本文件来调用这些函数，并进行各种数学计算。
1. 向量和矩阵运算：Matlab中可以方便地定义和操作向量和矩阵。
用户可以使用矩阵运算符（如+、-、*、/）对向量和矩阵进行加减乘除等运算，还可以使用内置函数（如transpose、inv、det）进行转置、求逆和求行列式等操作。
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工程应用综合设计报告学院：电气工程学院班级：学号：姓名：课题名称：自然风与风力机的仿真指导老师：摘要本篇论文主要报告了国内外目前的风力发电的现状，介绍了风力发电机组的基本结构和目前主要的风力机种类，还论述了控制风力机功率的基本要素。
本设计还着重对自然风进行了模拟仿真，这对研究风力机的仿真特性具有重要意义。
通过研究风力机各个参数的物理意义及之间的关系，推导出风力机输出功率与风速，叶尖速比，发电机转速及桨距角之间的关系，在定桨距风力发电机组控制系统仿真方面作了初步的探究和研究。
通过MATLAB仿真软件，建立自然风的风速模型和风力机的的仿真模型。
验证风力发电系统控制模型的可用性，并且通过单曲线绘图对模拟结果进行分析，产生可直接用于研究报告的模拟结果图形，在定桨距风力发电机组控制系统仿真方面，作出了初步的研究和探索。
关键词：风力机；自然风；建模；仿真目录摘要 (I)第一章绪论 (3)1.1研究风力机发电系统的重要意义 (3)1.2国内外研究进展 (3)第二章风力发电原理 (5)2.1风力发电系统组成及原理 (5)2.2风力发电机简介 (5)2.3风力机分类及对比 (6)第三章风力机的功率控制原理 (8)3.1风能 (8)3.2风能利用系数Cp (8)3.3叶尖速比λ (9)3.4桨距角β (9)3.5贝兹理论 (9)4.1基本风的模拟 (10)4.2阵风的模拟 (10)4.3渐变风的模拟 (11)4.4随机噪声风的模拟 (12)4.5自然风的模拟 (12)第五章定桨距风力机的建模与仿真分析 (13)5.1定桨距风力机仿真模型的搭建 (13)5.2 matlab仿真结果分析 (17)第六章总结 (21)参考文献 (22)第一章绪论1.1研究风力机发电系统的重要意义随着能源危机和环境危机的不断加剧，可再生能源的利用受到越来越多的关注。
风能作为最具大规模开发利用的可再生能源，在世界发电总量中所占的比例每年呈上升趋势。
由于风能的随机性和不稳定性，风能的最大捕获一直是风能界面临的主要问题。
有效的调节风力机的各个参数，可以改变风力机的运行状态，直接影响风力机的工作效率。
在不同的风速下，风力机有不同的旋转角速度，风力机工作在不同的状态。
通过对风力机各个运行状态进行分析，可以掌握风力机各个参数的变化规律及其对风力机输出功率的影响。
其研究目的是为了掌握风力机的运行过程以便最大限度的提高风力机的输出功率，实现风能的有效利用。
1.2国内外研究进展1.2.1世界风力发电的发展状况风力发电于1890年起源于丹麦，1891年丹麦建成了世界上第一座风力发电站，从此之后风力发电便开始迅速发展壮大起来，之后经过几个重要的发展阶段。
第一阶段：二战前后，随着能源能源需求的增大，很多国家陆续开始将注意力集中在风力发电上。
1941年美国研制生产了一台1250KW的所谓的大型风力发电机组，当时还处于初级研制阶段而且技术复杂。
因此这种风力发电机组仍处于科研阶段，无法在现实中投产生产。
第二阶段：70年代初期，世界上相继爆发的几次能源危机很大地促进了风力发电的发展。
此时，丹麦己研制出“55一630KW”的系列化风力发电机组。
第三阶段：出现在80年代，西方各国如德国、美国等国家开展节能计划，加上各国的鼓励政策，如对风电经行减少税费，对风电经行投资支持等促进了风力发电的发展。
第四阶段：到了90年代，随着全球能源环境问题加剧，人们的画报意识增强，在这种呼声下，各国更加注重发展风力发电，在科学技术进步的强有力的推动下，风力发电的发展前景令人瞩目。
到2003年底风电累计装机容量居前五位的国家依次是：德国（14612MW）、西班牙（6420MW）、美国（6361MW）、丹麦（3076MW）和印度（2120MW）。
未来国外风力发电的发展有几个明显的趋势：一是发展海上风力发电技术，我们都知道海上风能资源丰富，丹麦、德国等北海岸国家拥有丰富的海上风能资源，也在积极发展海上风力发电；二是风力发电机组向大型化发展，90年代，千瓦级的风力发电机组在欧洲广泛推广使用，在发达国家，兆瓦级的风力发电产品以初具规模，并呈稳步发展的势头；三是风力发电设备的生产制造技术不断成熟，可大大提高风力发电的发电效率，同时也能降低发电成本。
今后应该将研发工作的重点放在如何在风速变化的情况下确保电网的稳定性。
1.2.2中国风力发电的发展状况风力发电在新能源发电技术中发展较为成熟，规模较大而且具有很好的发展前景，目前其发电成本已与其他常规发电方式相接近。
中国的风能资源十分丰富。
目前，我国主要使用国外生产的并网型风机，装机投产的大型风机也多位国外生产。
在风机生产和研发方面，我国生产的风电机组最大功率为750千瓦，正在积极研发兆瓦级的放电设备。
相信在不久的将来，兆瓦级的风电机组的研发成功和推广应用，中国的风电发展将取得突飞猛进的进步。
我国有着丰富的风能资源，陆上的可开发风能有2.5亿千瓦左右，海上风能资源有10亿左右。
几年来我国风力发电发展迅速，装机容量屡创新高，2009年我国风电新增装机容量1380.3万千瓦，增速超100%，增长速度最快。
截止2010年底我国风电新增容量达1600万千瓦，累计装机容量达到4182.7万千瓦。
第二章风力发电原理2.1风力发电系统组成及原理风力发电的原理是利用风带动风车叶片转动，将风能转化为机械能，然后机械能带动风力发电机发电。
图2.1风力发电原理图风力发电机主要包含如图2.1的三部分∶风轮、机舱和塔杆。
大型与电网接驳的风力发电机的最常见的结构，是横轴式三叶片风轮，并安装在直立管状塔杆上。
风轮叶片由复合材料制造。
不像小型风力发电机，大型风电机的风轮转动相当慢。
比较简单的风力发电机是采用固定速度的。
通常采用两个不同的速度-在弱风下用低速和在强风下用高速。
这些定速风电机的感应式异步发电机能够直接发产生电网频率的交流电。
所有风力发电机的功率输出是随着风力而变的。
强风下最常见的两种限制功率输出的方法（从而限制风轮所承受压力）是失速调节和斜角调节。
使用失速调节的风电机，超过额定风速的强风会导致通过叶片的气流产生扰流，令风轮失速。
当风力过强时，叶片尾部制动装置会动作，令风轮剎车。
使用斜角调节的风电机，每片叶片能够以纵向为轴而旋转，叶片角度随着风速不同而转变，从而改变风轮的空气动力性能。
当风力过强时，叶片转动至迎气边缘面向来风，从而令风轮剎车。
2.2风力发电机简介风力发电机的类型主要有三种：同步风力发电机；鼠笼式感应风力发电机；双馈式异步风力发电机。
但由于风能的不稳定性，风力发电对于发电机和风力机的要求就变得更加严格。
在正常情况下很难保证发电机恒速运行，同步机很难满足作为风电机的要求。
而异步发电机结构简单，牢固，特别适合于高圆周速度电机，无集电环和碳刷，可靠性高。
特别是柔性可控的双馈式异步风力发电机使用非常广泛。
双馈异步发电机的结构如图2.2所示，是将定、转子三相绕组分别接入两个独立的三相对称电源，定子绕组接入工频电源，转子绕组接入频率、幅值、相位都可以按照要求进行调节的交流电源，即采用交～直～交或交～交变频器给转子绕组供电的结构。
其中，双馈电机对转子电源频率的要求很严格，在任何情况下必须与转子感应电动势的频率保持一致，当改变转子外加电压的幅值和相位时即可以改变电机的转速及定子的功率因数。
变流器图2.2 双馈异步风力发电机的典型结构2.3风力机分类及对比（1）水平轴风力机的基本类型及对比从转速控制角度来讲，现代并网运行的水平轴风力机可分为两种基本类型：定转速风力机和变转速风力机。
在定转速风力机中，风力机的发电机直接并入电网，风力机在联网运行时与电网之间存在着强耦合关系。
当风速低于某一值时，电网给风力机供电。
大于一定风速，风力机给电网供电。
电网对风力机具有强大的限制作用，使风力机转速运行在同步转速附近。
由于这个原因，这种风力机被认为是定转速风力机[3,4]。
相反地，变转速风力机的发电机不是直接并入电网的，而是通过整流器和逆变器接入电网的，发电机的转速能自由变化，不需要局限于同步转速。
与定转速风力机相比，变转速风力机具有下列优越性：①在低风速时，风力机能跟踪最优功率系数曲线，最大限度的捕捉风能，可使风力机效率提高20%左右。
②提高机械部分的寿命周期。
基于上述原因，变转速风力机自20世纪90年代以来越来越受到国际风能界的重视。
（2）变转速风力机分类变转速风力机又可分为两种：失速型和变桨距型。
风力机的失速时在当翼片运行较小迎角时，翼片处在正常升力状态，翼片上方和下方的气流都是平顺的附着翼型表面流过，见图中的A图，此时有较大的升力且阻力很小。
如果将翼片迎角变大，当超过某个临界角度时，翼片上表面气流会发生分离，不再附着翼型表面流过，翼型上方会产生涡流，导致阻力急剧上升而升力下降，这种情况成为失速。
在图中的B图中，在翼型受来流产生升力与阻力动画中后部分也有翼型失速时气流动画。
失速型风力机为固定桨距，采用失速调节。
当风速大于额定风速以上时，通过调节风轮转速，使气流在叶片表面的分离加速，加剧叶片失速，降低叶片效率，从而使得机组的输出功率大致保持不变，这也是本文的仿真对象。
变桨距型风力机是通过叶片桨距角，控制与叶片相匹配的叶片攻角，从而调节发电机的功率。
A图图2.3叶片的失速变桨距调节的方法是，任何一种翼型风力机的桨叶（叶片）在风力的作用下都同时受到升力与阻力两种作用。
升力推动叶片在风轮平面内旋转，而阻力则起阻止的作用。
改变风轮叶片桨距调速就是使叶片可以根据要求绕叶柄转过一个角度来改变叶片的冲角，从而改变叶片的升力与阻力，如升力增大则转速增加，如阻力增大则转速降低。
所以这种调速方式又称为桨叶（叶片）偏侧调速法。
第三章 风力机的功率控制原理风力机的输出功率随风力机的几个参数而变化，首先对影响风力机输出功率的几个参数进行介绍。
3.1风能流动的空气所具有的动能为： 2mv 21=W （J ） (3-1)公式(3-1)中，m 为空气质量（kg ）；v 为风速（m/s ）。
单位时间内穿过截面A 的风能如公式(3-2)所示。
()32air v 21v v 21t A A W P A ρρ=⋅==（w ） (3-2)3.2风能利用系数Cp风能利用系数Cp 的推导过程如下： air 3p P P v 21P P P =====A C A ρ输入风轮面内的功率风轮机的输出功率 (3-3)由此可得风力机功率为： p 3v 21P C A ρ= (3-4)从公式(3-4)可以看出，风轮功率和风轮叶片数无关，但与空气密度成正比。
系数 Cp 反映了风力机吸收风能的效率，它是一个与风速、叶轮转速和桨距角均有关系的量。
当这些因素发生变化时，Cp 发生变化，风力机的运行点及其运行效率将要发生变化。