【正文】 的系統(tǒng)資源較少，用于電力電子電路和系統(tǒng)仿真時(shí)，出現(xiàn)仿真不收斂的幾率較小。因此本文采用MATLAB／Simulink對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行建模與仿真，主要是利用了Matlab強(qiáng)大的控制功能和仿真收斂性好等優(yōu)點(diǎn)。 風(fēng)速的仿真模型在Simulink環(huán)境下搭建風(fēng)速及其子模塊的仿真模型如圖所示： 風(fēng)速仿真模型 風(fēng)力機(jī)的仿真模型風(fēng)力機(jī)是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換裝置，輸入風(fēng)能，輸出機(jī)械能，輸出的機(jī)械能取決于風(fēng)速和風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系數(shù)。根據(jù)前面所闡述的相關(guān)知識，現(xiàn)將風(fēng)力機(jī)在Simulink環(huán)境下搭成的模塊及其子模塊的模型如下所示： 風(fēng)力機(jī)子模塊模型在控制系統(tǒng)的仿真模型中，永磁同步電機(jī)的本體模塊是最重要的部分，該模塊根據(jù)永磁同步電機(jī)在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的定子電壓方程和電磁轉(zhuǎn)矩方程式所搭建的，根據(jù)前面所闡述的相關(guān)知識，現(xiàn)根據(jù)永磁同步發(fā)電機(jī)在dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的定子電壓方程在Simulink環(huán)境下搭成的模塊模型如下所示： 永磁同步發(fā)電機(jī)仿真模塊 升壓斬波電路控制引腳仿真模型 升壓斬波電路仿真模型 側(cè)PWM控制引腳仿真模型 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)整體仿真模型根據(jù)永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)的整體控制框圖。其仿真模型主要包括風(fēng)力機(jī)、永磁同步發(fā)電機(jī)、機(jī)側(cè)變流器、升壓斬波電路、網(wǎng)側(cè)變流器以及整流、逆變控制器。和網(wǎng)側(cè)控制模塊如圖4．7 4．11所示： 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)外部結(jié)構(gòu)圖其中：Wind Turbine：為風(fēng)機(jī)內(nèi)部模塊，詳見下圖；Windspeed：為風(fēng)速模塊，；我們可以很清楚的看到：風(fēng)機(jī)發(fā)出的三相穩(wěn)定電壓經(jīng)過集電變壓器由690V升壓到25KV后經(jīng)過30KM電纜傳輸至變電站再次升壓到120KV，達(dá)到輸送等級，可以通過電網(wǎng)送入千家萬戶。 永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 網(wǎng)側(cè)控制策略 磁鏈觀測仿真模型 磁鏈與轉(zhuǎn)子位置角轉(zhuǎn)換仿真模型 本文運(yùn)用Simulink軟件建立了上述永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型，仿真部分參數(shù)如下：，葉輪半徑為25m，槳距角為零，永磁同步發(fā)電機(jī)的額定功率為2MW，極對數(shù)為48，機(jī)端輸出電壓為690V，頻率50Hz，直流側(cè)電壓給定值為1100V，直流側(cè)電容2200庫倫，仿真時(shí)間為10秒。直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)相關(guān)量的變化情況如下所示： 風(fēng)速仿真結(jié)果上圖表示了風(fēng)速是由四種類型風(fēng)分量合成而成，有突變性、漸變性和波動性。 發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩 發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩Pm表明風(fēng)力機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩跟及時(shí)跟隨風(fēng)速的變化，具有很好的功率輸出響應(yīng)。 機(jī)側(cè)三相輸出電流 機(jī)側(cè)三相輸出電流細(xì)節(jié)圖此圖表明未經(jīng)過斬波升壓逆變的三相電流含有較多的諧波，有力地證明了系統(tǒng)的合理性。 網(wǎng)側(cè)電流dq軸分量 機(jī)側(cè)電流dq軸分量在風(fēng)速變化過程中，經(jīng)過升壓斬波電路作用后PWM網(wǎng)側(cè)輸出電流q軸分量有較好的響應(yīng)，同時(shí)d軸分量略有波動后穩(wěn)定在O附近，驗(yàn)證了控制策略的正確性，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)側(cè)d、q電流的解耦。 直流側(cè)電壓 直流側(cè)電壓當(dāng)風(fēng)速突變時(shí)，網(wǎng)側(cè)變換器具備較強(qiáng)的維持直流側(cè)電壓穩(wěn)定的能力。在整個(gè)風(fēng)能跟蹤控制過程中，直流側(cè)輸出電壓波動小，跟隨風(fēng)速分別在4秒發(fā)生跳變后穩(wěn)定在設(shè)定值1lOOV附近，響應(yīng)速度快，達(dá)到了網(wǎng)側(cè)變換器的控制要求。 網(wǎng)側(cè)有功和無功功率 網(wǎng)側(cè)有功功率 網(wǎng)側(cè)無功功率由以上兩圖可以看出：網(wǎng)側(cè)有功功率跟隨著風(fēng)速的躍變而發(fā)生跳變，網(wǎng)側(cè)變流器采用單位功率因數(shù)控制，無功功率輸出保持在零附近。有功電流的變化基本上不會影響無功電流，反之亦然，這表明電網(wǎng)側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)了有功功率和無功功率的解耦控制． 網(wǎng)側(cè)輸出電流波形 網(wǎng)側(cè)三相電流波形 上圖表明了經(jīng)過變流過程并入電網(wǎng)的電是標(biāo)準(zhǔn)正弦曲線，且諧波分量較少，驗(yàn)證了系統(tǒng)的正確性。 網(wǎng)側(cè)輸出三相電流細(xì)節(jié) 網(wǎng)側(cè)輸出三相電壓細(xì)節(jié) 網(wǎng)側(cè)輸出三相電壓細(xì)節(jié)由以上兩圖可以看出網(wǎng)側(cè)變流器實(shí)現(xiàn)了單位功率因數(shù)控制，使得輸出電壓、電流波形的相位保持一致，正弦性良好且諧波少，系統(tǒng)具有優(yōu)良的輸出特性，發(fā)電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了變速恒頻發(fā)電運(yùn)行。由上述分析可知，本文運(yùn)用Matlab／Simulink搭建的DPMSG風(fēng)電系統(tǒng)模型，能夠正確地反映出系統(tǒng)內(nèi)部各物理量之間的關(guān)系，仿真結(jié)果符合風(fēng)電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行結(jié) 論近些年來，風(fēng)力發(fā)電上升勢頭之猛，在令世人驚訝之余，也讓我們意識到了傳統(tǒng)燃料日漸短缺對我們生活帶來的巨大影響，頻頻發(fā)生的環(huán)境惡劣事件更是讓人們的環(huán)保意識逐漸成熟。雖然這兩年由于規(guī)劃不合理、盲目跟風(fēng)等原因我國部分?。▍^(qū)）風(fēng)電產(chǎn)能過剩，棄電嚴(yán)重，但在最近政策的扶植和人們合理規(guī)劃意識之下，風(fēng)力發(fā)電仍然潛力巨大?？偨Y(jié)了前面的各個(gè)章節(jié)，本文主要完成了以下幾個(gè)方面的工作：首先，對本次論文的研究目的和研究意義進(jìn)行了闡述；在此基礎(chǔ)上對中國以及世界各國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢和進(jìn)展做了敘述；對現(xiàn)在主流的變速恒頻風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了介紹；對兩種當(dāng)下主流機(jī)型雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了對比；由此提出本文選定永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)作為研究對象進(jìn)行仿真分析。其次，在第二章我介紹了永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成以及運(yùn)行原理。通過對永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)各部分的研究，建立了各部分?jǐn)?shù)學(xué)模型，包括：風(fēng)速的數(shù)學(xué)模型、風(fēng)力機(jī)的數(shù)學(xué)模型、軸系的數(shù)學(xué)模型、永磁同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型、升壓斬波電路的數(shù)學(xué)模型、網(wǎng)側(cè)PWM逆變器的數(shù)學(xué)模型。第三章根據(jù)風(fēng)力機(jī)的特性，詳細(xì)介紹了了基于最佳葉尖速比的最大風(fēng)能捕獲策略。并根據(jù)根據(jù)永磁同步發(fā)電機(jī)在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓狀態(tài)方程和電磁轉(zhuǎn)矩方程，推導(dǎo)機(jī)側(cè)不控整流+boost 升壓斬波結(jié)構(gòu)在兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，得出相應(yīng)控制方式。這種系統(tǒng)控制算法簡單、機(jī)側(cè)有功、無功功率不解耦，變流器額定容量較大能夠達(dá)到單位電流輸出最大轉(zhuǎn)矩，機(jī)組效率較高。提出了基于定子磁鏈二次定向的矢量控制。運(yùn)用磁鏈觀測的方法達(dá)到控制目的。最后對一些建模的方法和Simulink軟件進(jìn)行了簡單介紹。本文根據(jù)前面三章所分析的一些理論分析，利用Simulink仿真軟件，建立了系統(tǒng)各部分的仿真模型。包括：風(fēng)速仿真模型、風(fēng)力機(jī)仿真模型、永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)仿真模型。對整個(gè)永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證研究，仿真結(jié)果表明了所建立模型的正確性和控制策略的有效性。本文只是做了一些對永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)的理論上的分析和一些仿真研究，與實(shí)際的永磁直驅(qū)風(fēng)電運(yùn)行系統(tǒng)難免會有一些偏差。往老師們給予指正。參考文獻(xiàn)[1] 王旭東, [J]. 計(jì)算機(jī)仿真. 2011，07：917[2] 鞠天廣,任永峰,劉峰,關(guān)勇, [J]. 微電機(jī). 2012，08：3147[3] 王曉蓉，王偉勝，戴慧珠等．我國風(fēng)力發(fā)電現(xiàn)狀與展望．中國電力，2004，31(2)：8184.[4] 葉杭冶. 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的控制技術(shù)[M]. 第二版. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2006：5990.[5] 李亞林，李含善，任永峰，王政. 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