【正文】 pe7Scope2Scope12Scope11Scope10mis_abcvs_qdwmthetamTeMachinesMeasurementDemux11Gain4傳 動 齒 輪 模 型永 磁 同 步 發(fā) 電 機(jī) 模 型風(fēng) 速 模 型風(fēng) 力 機(jī) 模 型風(fēng)力機(jī)的設(shè)計額定風(fēng)速為 ，永磁同步電動機(jī)失速轉(zhuǎn)矩為175Nm ，額定轉(zhuǎn)速為 3000r/min。在不影響仿真效果的情況下，系統(tǒng)的仿真時間設(shè)置為 秒。圖 313 風(fēng)電系統(tǒng)仿真模型嘉興學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計204 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的仿真分析為有效仿真系統(tǒng)各部分的特性，在模型中設(shè)置基本風(fēng)速為 3m/s，陣風(fēng)峰值為 6m/s，漸變風(fēng)最大值為 6m/s，隨機(jī)風(fēng)最大最小值分別為 。風(fēng)速仿真效果如下圖。 圖 41 基本風(fēng)風(fēng)速圖 圖 42 隨即風(fēng)風(fēng)速圖 圖 43 漸變風(fēng)風(fēng)速圖風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建模與仿真21 圖 44 陣風(fēng)風(fēng)速圖 圖 45 綜合風(fēng)速圖 圖 41 是基本風(fēng)風(fēng)速仿真圖，基本風(fēng)風(fēng)速為 3m/s，圖 42 是隨即風(fēng)風(fēng)速仿真圖，考慮到風(fēng)電機(jī)會隨風(fēng)向改變，所以最小風(fēng)速為 0m/s,最大風(fēng)速為 ，圖 43 是漸變風(fēng)風(fēng)速仿真圖，其 ~ 作用，保持 ，醉倒風(fēng)速為6m/s,圖 44 是典型陣風(fēng)風(fēng)速仿真圖，該陣風(fēng) ~ 作用，最大風(fēng)速為6m/s。圖 45 是前面四種風(fēng)速疊加仿真圖。 （a）風(fēng)速變化嘉興學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計22（b） 風(fēng)力機(jī)輸出機(jī)械功率（c）齒輪箱高速軸輸出轉(zhuǎn)矩（d）三相輸出電流 （e） 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角速度變化曲線風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建模與仿真23（f ）發(fā)電機(jī)電磁功率變化曲線圖 46 綜合風(fēng)速影響下風(fēng)電機(jī)組單數(shù)變化曲線在綜合風(fēng)速影響下，風(fēng)力機(jī)帶動永磁同步發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電，發(fā)電機(jī)個參數(shù)隨風(fēng)速變化曲線如圖 46，圖（a）是風(fēng)速綜合仿真圖，由于風(fēng)力機(jī)最大額定風(fēng)速為 ，所以可以看到在風(fēng)速達(dá)到最大值是保持最大，圖（b） （c）分別是風(fēng)力機(jī)輸出功率變化曲線和齒輪箱高速軸輸出轉(zhuǎn)矩，由于功率與轉(zhuǎn)矩之間的比例關(guān)系，曲線的形狀大致相同。圖（d）是發(fā)電機(jī)三相輸出電流曲線，圖（e）（f）分別是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角速度和發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)曲線，注意到在 之前風(fēng)速變化較小，轉(zhuǎn)子角速度和電磁轉(zhuǎn)矩變化較小， 之后風(fēng)速變化較大，轉(zhuǎn)子角速度和電磁轉(zhuǎn)矩隨風(fēng)速變化明顯。上圖是在短時間內(nèi)風(fēng)速變化較大的情況下做的仿真，其中發(fā)電機(jī)在風(fēng)速變化情況下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩的細(xì)節(jié)變化未能清楚觀察到，所以設(shè)置一個特定的風(fēng)速，假設(shè)風(fēng)速在 1s 時刻從 6m/s 發(fā)生階躍變化到 9m/s 時，風(fēng)電機(jī)組中機(jī)械量及電氣量的變化曲線如圖 47 所示。 （a）風(fēng)速階躍變化嘉興學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計24（b）風(fēng)力機(jī)輸出功率（c）齒輪箱高速軸輸出轉(zhuǎn)矩（d）發(fā)電機(jī)三相輸出電流（e）轉(zhuǎn)子角速度變換曲線風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建模與仿真25（f ）發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩圖 47 階躍風(fēng)速變化下風(fēng)電機(jī)組參數(shù)變化曲線 圖 48 ~ 關(guān)系曲線PCλ圖8 是當(dāng)漿距角 β=0時，功率系數(shù) 與葉尖速比 的仿真曲線，圖中當(dāng) =6 時，λ達(dá)到最大值 。PC嘉興學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計265 總結(jié)思考本文先對風(fēng)力發(fā)電的研究背景和意義作了說明，現(xiàn)今世界，能源問題日益突出，作為清潔能源，研究風(fēng)力發(fā)電意義重大。然后對國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展?fàn)顩r作了闡述，國外風(fēng)衣發(fā)電起步早，技術(shù)成熟而且規(guī)模大，國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電雖然起步晚，但是發(fā)展迅速，有很大的發(fā)展前景。第三部分是對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理作了說明，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的種類繁多，這里對永磁同步發(fā)電機(jī)的原理結(jié)構(gòu)作了介紹。最后一部分是本文的核心部分，利用 MATLAB 軟件對風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行了建模，然后整體仿真，得到了一系列仿真曲線，通過分析曲線，基本能夠反應(yīng)出實際系統(tǒng)的運行情況。本文在進(jìn)行建模與仿真的時候，在很多地方作了簡化，現(xiàn)說明如下：當(dāng)風(fēng)速很小的時候，雖然風(fēng)輪在轉(zhuǎn)動，實際發(fā)電機(jī)并沒有在發(fā)電，這里的風(fēng)力機(jī)作定速風(fēng)機(jī)討論；這里的風(fēng)力發(fā)電機(jī)是定漿距風(fēng)力發(fā)電機(jī)，即規(guī)定了某一個漿距角，不能隨著外界風(fēng)速的變化而改變；在傳動系統(tǒng)建模時，沒有考慮能量損失耗，只是能量的傳遞。風(fēng)力發(fā)電資源豐富，技術(shù)成熟，可靠性高，成本低且效益顯著，在新型能源中發(fā)展較快。本論文通過 MATLAB 仿真軟件，建立風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制模型以及完整的風(fēng)力發(fā)電樣例系統(tǒng)模型，對自建的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制模型進(jìn)行仿真分析，驗證風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制模型的可用性，并且通過單曲線繪圖對模擬結(jié)果進(jìn)行了分析，從仿真圖形分析，能夠基本反映風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運行情況。風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制策略是以風(fēng)速的變化為依據(jù)，風(fēng)能的最大利用效率為目的，為優(yōu)化風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運行特性提出的控制方案。變槳距控制系統(tǒng)的設(shè)計主要采用 PI 控制器，根據(jù)發(fā)電機(jī)有功功率輸出和風(fēng)輪機(jī)轉(zhuǎn)速反饋來調(diào)節(jié)槳葉節(jié)距。通過風(fēng)輪機(jī)槳距角控制系統(tǒng)對葉片槳距角進(jìn)行控制，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的機(jī)械部分與發(fā)電機(jī)的電氣部分配合，達(dá)到提高風(fēng)能利用效率及改善供電質(zhì)量的目的。利用風(fēng)力發(fā)電樣例系統(tǒng)來驗證控制系統(tǒng)的可用性，并對各種仿真曲線進(jìn)行分析，從而得出結(jié)論。 根據(jù)風(fēng)速模型的仿真曲線，分析風(fēng)輪機(jī)和發(fā)電機(jī)各部分曲線的變化情況和整個系統(tǒng)的仿真曲線圖。在并網(wǎng)以前電壓的波形基本上是正弦形狀的，轉(zhuǎn)速基本上是穩(wěn)定的。并網(wǎng)以后雖然受到了電網(wǎng)的干擾，但轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速后再沒有多大變化；電流的波形雖然是正弦的，但整體的趨向也發(fā)生了相應(yīng)的波動。變槳距控制系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組起動時，通過變距來獲得足夠的起動轉(zhuǎn)矩；起動以后，當(dāng)?shù)陀陬~定風(fēng)速運行時的機(jī)組狀態(tài)控制為轉(zhuǎn)速,當(dāng)高于額定風(fēng)速運行時，通過調(diào)整槳葉節(jié)距，改變氣流對葉片的攻角，可以改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組獲得的空氣動力轉(zhuǎn)矩，使功率輸出保持穩(wěn)定。額定風(fēng)速之后的機(jī)組狀態(tài)控制主要由槳距風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的建模與仿真27角調(diào)節(jié)實現(xiàn)。得到的控制系統(tǒng)保持了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運行的安全可靠性。 嘉興學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計28參考文獻(xiàn)[1][D].華中科技大學(xué),2022. 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