分布式风力发电建模.docx

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1、分布式风力发电模型建立1. 前言在不断持续的能源紧张中，不少人想到了新能源利用。利用洁净的能 源（可再生能源）是人类社会文明进步的表现、是科学技术的发展、是环 保理念的体现。洁净能源指太阳能、风能、潮汐能、生物能等，这都是可 再生取之不尽的能源，特别是风能技术最为成熟，经济可行性较高，是一 种较理想的发展能源。风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引 起的。风能是太阳能的一种转换形式，是一种重要的自然能源。把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风 力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机 将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大

2、约是每 秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。因为风力发电不需 要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染，风力发电正在世界上形成一股 热潮。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。本次课程设计就从这几个方面建模研究。2. 风速模型建立自然风是风力发电系统能量的主要来源，它的速度方向是不断变化 的，具有很强的随机性和突变性。为了简化风力模型，我们没有考虑风向 问题，仅仅是从风力变化特点出发，着重描述风速的随机性和间歇性。风 速一般由四个分量构成：基本风速匕、阵风风速、阶跃风速咋和随机 风速（噪声风速）Vn。所以模拟风速模型为：V = Vb + V + 匕 +匕2.1

3、,基本风速9基本风速在风力机正常运行时是一直存在的，基本反应了平均风速变 化。所以，我们将基本风速设定为一个定值，采用一个阶跃信号对其进行 模拟。其仿真图和曲线如图所示。图2.1.1基本风速仿真图2.1.2基本风速曲线2.2.阵风阵风体现了自然风的突变性，在阵风持续时间内，风速体现为余弦特 性，具体数学表达式为：G y max g 170I I I I I I I I 1 l 呵 II Ill llll I, 1-*2-判,口疽Fram电压瑜风速max发电机附机电压-HTrO发电机临出功幸mas图6.1风力发电整体建模方正由于仿真刚开始是风轮转速为0,所以整个系统无法正常运作，为了使 仿真模型

4、在开始时有一个足以使仿真运作的初速度，系统添加了一个逻辑 运算，设置了一个初始风轮转速口支=0.15rad/s。7. 仿真结果风力机输出功率风亏机转距同H川图7.4发电机输出功率图7.1风力机转速图7.2风力机输出功率发电机输出冲率发电机转速gw利图7.3发电机转速8.结束说明风力发电系统仿真结束，本次仿真所用到的参数如下表所示:名称代号数据名称代号数据空气密度P1.2236 Kg/渺发电机转动惯 量97.5Kg.m2叶轮半径R38.5m发电机同步转 速%1500 r/min桨距角60发电机修正系 数q0.813发电机电压E390V定子绕组电阻0.00169Q风轮转动惯量Jr3.2753x 106Kg. m2定子绕组漏抗%10.03692Q齿轮箱传动比n75.76归算后转子绕 组电阻弓0.00240Q发电机极对数92归算后转子绕 组漏抗*20.03759Q发电机额定功 率P N1500Kw发电机定子相 数m413