matlab 仿真风速,基于MatlabSimulink风速的仿真.docx
基于 Matlab/Simulink 风速的仿真卢峻峰(华能国际化德风电场，内蒙，013358) Simulation of Wind Speed Based on Matlab/Simulink LU Junfeng(Huaneng Power International .INC. Huade Wind PowerNeimeng, 013358)，ABSTRACT: In order to achieve the best output of the wind-driven generator , and avouch that the system maintains the best tip speed ratio , we build the mathematical model of the combination of wind speed by Matlab/Simulink ， which realizes the simulation of wind speed . The simulation results well describe the regularity and randomness of wind speed, which provide the base for furtherstudieson.2风力发电机系统2.1变速恒频的介绍在风力发电中，采用变速恒频(VSCF)方 式可以提高风能的利用率，是风力发电技术 的发展方向。变速下实现恒频发电的方法众 多，其中交流励磁方案具有优势。这种变速KEY WORD: the tip speed ratioMatlab；／恒频方式采用双馈感应发电机(DFIG)构成Simulinkthe combination of wind speed；发电系统，其定子绕组接人工频电网，转子 绕组则由变频器提供频率、幅值、相位可变摘要：为了达到最好的风力发电机输出功率，确保系统保持最佳叶尖速比，通过 Matlab／Simulink 建立了组合风速数学模型，实现对风速的模拟。仿 真结果良好的描述了风速的规律性、随机性等特 点，为进一步研究提供了基础。 的电源，实现发电机的交流励磁，此时发电 系统可根据风力机的转速变化调节励磁电 流的频率，实现恒频输出；并利用定子磁场 定向的矢量变换控制实现有功功率和无功[2]功率的独立调节。VSCF发电系统不仅可以关键词：叶尖速比；Matlab／Simulink；风速组合 1引言风能是取之不尽、用之不竭、洁净无污 染的可再生能源。众所周知，可再生能源有 水能、风能、太阳能、生物质能、潮汐能、 地热能六大形式。其中，风能源于太阳辐射 使地球表面受热不均、导致大气层中压力分减小风轮机的机械应力，最大限度地捕捉风能，使风轮机在大范围内按照最佳效率运 行，而且可以减小因阵风、塔影效应等因数 对输出功率波动的影响，降低对变桨距系统 快速性的要求。 2.2风力发电机的原理根据贝兹(Betz)证明，风力发电机机从 风能中吸收的功率为： 布不均而使空气沿水平方向运动所获得的23动能。在石油、天然气等不可再生能源日益 短缺及大量化石能源燃烧导致大气污染、 “酸雨”和“温室效应”加剧的现实面前， 风力发电作为当今世界清洁可再生能源开 发利用中技术最成熟、发展最迅速、商业化 前景最广阔的发电方式之一已受到广泛重 视。发展风力发电对于调整能源结构、减轻 环境污染、解决能源危机等方面有着非常重[1]要的意义 。PT=0.5ρπR CP(λ,β)ν 式中，ρ为空气密度；v 为风速；R 为 风轮半径；CP(λ,β)为风力机的功率系数， 它是叶尖速比λ和桨叶节距角β的函数,λ= WTR／v, WT为风力机叶轮的机械角速度。 对于一台风电机组，桨距角β不同时，最佳功率系数CPmax与最佳叶尖速比λ是一一 对应的，兆瓦级变速恒频风电机组为模型的 CP-λ仿真曲线如图1所示。由图1可知，当风 电机组在最佳叶尖速比运行时，风力发电机 的转换率为最高。即当桨距角不变时，对于v特定的风速，风力机只有运行在特定的转[3]速WT下才会有最高的风能转换率 。 图2是一组不同风速(v1>v2>v3)下风力 发电机的输出功率特性曲线。曲线P是各种件工具包，是控制系统计算与仿真最先进的高效工具。Simulink 可以很方便地创建和维 护一个完整地模块，评估不同地算法和结[5]风速情况下系统最大输出功率点的连线，即构，并验证系统的性能。由于 Simulink最佳功率曲线。在此曲线上，风力发电机将会输出最大功率Pmax。由此可以看出，在同 种风速情况下，风机不同的转速会使风力发 电机机得出不同的功率曲线，因而要想最大 程度上满足P曲线，必须在风速变化的情况 下相应
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