第9章 MATLAB在风力发电技术中的应用仿真(PPT文档)
基于MATLAB的定速风电机组仿真
仿真结果分析
有功功率变化曲线
仿真结果分析
无功功率变化曲线
仿真结果分析
出口电压变化曲线
仿真结果分析
从运行结果可以看出，故障切除回复正常运行后，风电场 的有功功率和电压的恢复较快，在低电压期间，风电场吸 收的无功功率大幅度增加。
仿真结果分析
三相断线故障 在MATLAB运行到 3s 时，风电场与电网之间连接的馈电线路中的 发生三相的断线故障。从MATLAB的仿真结果可以看出来，该风力 发电机组在联络线发生断线故障后，有功功率的输出迅速减为0。
阵风变化曲线
有功功率变化曲线
无功功率变化曲线
端口电压变化曲线
仿真结果分析
（3）组合风 假设基本风风速为 9m/s；渐变风、阵风的条件分别与（1） （2）相同，随机风平均值为0，仿真运行到10s。
仿真结果分析
风电场出口短路故障运行情况 在MATLAB仿真运行的过程中，风速基本维持 9m/s不变，当仿真运行到2s时，风电场与电网连接 处附近发生三相短路故障，经过4s左右时间，开关 动作，故障被切除。
基于MATLAB的定速风电机 组仿真
答辩人 ： xxx 指导教师：xxx 2014年6月12日
研究内容
本文主要研究了恒速恒频风力发电系统，对恒速恒频风力发电系统做了简 要的介绍，并在恒速恒频风力发电并网方面做了一些研究，主要为恒速恒频风 力发电机在不同风速时，对输出有功、无功并网电压的影响，以及当电网故障 时，对恒速恒频风力发电机的输出特性。本文也用MATLAB/Simulink软件对上述 的各种状况进行了仿真，对分析了其结果
Asynchronous Machine
恒速恒频风力发电系统并网运行仿真
A N B C
A B C
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
风力发电机运行仿真
基于MATLAB的“风力发电机运行仿真”软件设计摘要关键词1前言1.1建模仿真的发展现状20世纪 50—60年代, 自动控制领域普遍采用计算机模拟方法研究控制系统动态过程和性能。
“计算机模拟”实质上是数学模型在计算机上的解算运行, 当时的计算机是模拟计算机, 后来发展为数字计算机。
1961年G.W.Morgenthler 首次对仿真一词作了技术性的解释，认为“仿真”是指在实际系统尚不存在的情况下，对于系统或活动本质的复现。
目前，比较流行于工程技术界的技术定义是系统仿真是通过对系统模型的实验，研究一个存在的或设计中的系统。
仿真的三要素之间的关系可用三个基本活动来描述。
如图1图1 系统仿真三要素之间的关系20世纪50年代初连续系统仿真在模拟计算机上进行, 50年代中出现数字仿真技术, 从此计算机仿真技术沿着模拟仿真和数字仿真两个方面发展。
60年代初出现了混和模拟计算机, 增加了模拟仿真的逻辑控制功能, 解决了偏微分方程、差分方程、随机过程的仿真问题。
从60-70代发展了面向仿真问题的仿真语言。
20世纪80年代末到90年代初, 以计算机技术、通讯技术、智能技术等为代表的信息技术的迅猛发展, 给计算机仿真技术在可视仿真基础上的进一步发展带来了契机, 出现了多媒体仿真技术。
多媒体仿真技术充分利用了视觉和听觉媒体的处理和合成技术, 更强调头脑、视觉和听觉的体验, 仿真中人与计算机交互手段也更加丰富。
80年代初正式提出了“虚拟现实”一词。
虚拟现实是一种由计算机全部或部分生成的多维感觉环境, 给参与者产生视觉、听觉、触觉等各种感官信息, 使参与者有身临其境的感觉, 同时参与者从定性和定量综合集成的虚拟环境中可以获得对客观世界中客观事物的感性和理性的认识。
图2体现了仿真科学与技术的发展进程。
图2 仿真科学与技术的发展以美国为代表的发达国家高度重视仿真技术的发展和应用。
美国等西方国家除军事用途外的其它行业中的仿真技术及应用都居于世界领先水平，如飞行模拟器、车辆运输仿真、电力系统、石油化工仿真系统等。
应用Matlab对风电系统的动稳仿真
通用低压电器篇童 菲(1986!),女,助理工程师,研究方向为电子信息与数据处理。
应用M atlab 对风电系统的动稳仿真童 菲1, 晁 勤2, 曹 慧2(1.西安理工大学自动化学院,陕西西安 710048;2.新疆大学电气工程学院,新疆乌鲁木齐 830008)摘 要:针对新疆布尔津风电网络,进行了动态稳定性仿真。
利用M atlab 建立了含励磁和调频系统的同步发电机及随风速变化的异步发电机系统的仿真模块,仿真风电网的5种情况,分析了同步发电机功角特性曲线和定子电压波动曲线。
仿真分析结果表明,风电容量占系统总容量比例不能超过15%,否则,风电系统稳定性将被破坏。
关键词:风电系统;动态仿真;稳定性中图分类号:TM 743 文献标识码:A 文章编号:1001 5531(2007)19 0006 03Si m ulation of Dyna m ic Stability for W i nd Po w er Syste m by M atlabTONG F ei 1, C HAO Qin 2, CAO H ui2(1.Schoo l o fAuto m a ti o n ,X i ∀an Un i v ersity of Techno l o gy ,X i ∀an 710048,Ch i n a ;2.Schoo l o f E lectrical Eng i n eering ,X i n jiang U niversity ,U r um ch i 830008,Ch i n a)Abstract :A i m i ng at the w i nd po w er net w ork o f X i njiang Bue rji n ,the dynam i c stab ility si m ulati on w as done .The si m ulati on m odule o f synchronous generator w hich conta i ns exc itati on and frequency regulati on syste m and asyn chronous generator sy stem w hich changes w ith the speed variati on of w i nd w as constituted by M a tlab .F ive cases o f w i nd powe r net w ork w ere si m ulated .T he pow er ang l e curve o f synchronous generato r and dynam ic curve of sta tor voltage w ere analysed .The result o f si m u l a ti on and ana l ys i s s how s that the proporti on o f w i nd pow er capacity i n the to tal system can t 'exceed 15%,o therw ise ,the stab ility o f w i nd powe r system w ill be destroyed .K ey words :w i nd power syste m;dyna m ic si m u l ation ;stab ility晁 勤(1959!),女,教授,博士,研究方向为并网型风力发电系统。
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。
基于Matlab的小型风力发电系统仿真分析
基于Matlab的小型风力发电系统仿真分析设计研发 Research & Design基于Ｍａｔｌａｂ的小型风力发电系统仿真分析在分析目前小型风力发电系统缺陷的基础上，建立了包括不可控桥式整流器和 Buck 变换器的系统 Matlab 仿真模型，计算得到了包括斩波器的特性、发电机在不同风速下的功率输出以及发电机输出功率和转速的对比仿真结果。
■ 孟繁超宋晓美 / 华北电力大学机械工程系风力发电是技术较成熟、产业发展较快、成本相对较低的可再生能源利用方式。
具有很大１系统结构１．１工作原理本文设计的１ｋＷ独立运行小型风电系统的结构采用直－交－直的框架结构，如图１所示，主要组成部分包括风力机、三相交流永磁同步发电机（ＰＭＳＧ）、三相二极管整流器、ＤＣ／ＤＣ变换器、蓄电池、逆变器以及控制系统，系统各个部分互相关联、协调运行，构成一个智能的交流发电机系统。
风力机驱动永磁同步发电机发电，所发出的电经整流后给蓄电池充电，而逆变器将蓄电池或斩波器输出的直流电变换成交流电供交流负载使用。
Ｂｕｃｋ变换器用来改变风力发电机的负载特性，调节发电机输出功率和控制蓄电池充放电。
耗能负载用来保护风力发电机组。
１．２系统结构特点（１）Ｂｕｃｋ变换器的优点ＤＣ／ＤＣ变换器采用Ｂｕｃｋ变换器，相比于其他种类的变换器具有以下优点：１）电路简单，方便调整，可靠性大大提高。
２）对功率管及其续流二极管的耐压要求降低，只要求大于或等于最高输入电源电压即可。
３）储能电感在功率管导通时储存能量，断开时由储的发展潜力。
但风力发电受环境的影响很大，大风、小风、甚至无风，会使发电机输出特性发生很大的变化，其产生的电能很难满足负载恒定电压的要求。
传统的小型风力发电系统采用的直接发电一充电情况，没有对风电转换进行控制，使风力机没有工作在最佳叶尖速比，风能利用效率低。
大多数风机在采用最大功率点跟踪方法时，都需要知道风机最大功率曲线和风速，或者通过调整风机转速达到最大功率点跟踪的目的。
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 -。
Matlab技术在电力系统仿真中的应用指南
Matlab技术在电力系统仿真中的应用指南I. 引言电力系统仿真是电力领域中重要的研究工具之一。
它能够帮助电力工程师、研究人员和决策者分析电力系统的运行情况，评估系统的稳定性和可靠性，并进行优化和规划。
在电力系统仿真中，Matlab技术被广泛应用，本文将探讨Matlab在电力系统仿真中的具体应用指南。
II. 电力系统建模与仿真在电力系统的仿真过程中，建模是关键。
Matlab提供了一系列强大的工具和函数，用于电力系统的建模和仿真。
电力系统通常可以分为三个主要的子系统：发电系统、输电系统和配电系统。
每个子系统都有其特定的建模需求。
1. 发电系统建模发电系统的建模包括发电机、励磁系统和稳定器的建模。
Matlab提供了多种建模方法，如传递函数模型、状态空间模型和非线性模型。
用户可以根据实际情况选择合适的建模方法，并使用Matlab的仿真工具进行系统稳定性和响应性能的评估。
2. 输电系统建模输电系统建模是电力系统仿真中的一个关键环节。
Matlab提供了强大的电力网络建模工具，可以用来建立输电线路、变压器和各种网络拓扑结构。
用户可以通过Matlab的图形用户界面或脚本语言来创建并配置电力网络模型，然后进行仿真分析。
3. 配电系统建模配电系统建模是电力系统仿真的最后一个环节。
Matlab提供了用于建立配电系统的工具和函数。
用户可以使用Matlab的电力系统模块来创建配电网络模型，并进行负载流、短路分析、电能质量评估等仿真计算。
这些模型和仿真分析结果可以帮助用户评估配电系统的可靠性和效益。
III. 电力系统模拟与分析在电力系统仿真中，模拟和分析是非常重要的步骤。
Matlab提供了各种仿真和分析工具，用户可以利用这些工具来模拟电力系统的运行情况，并评估系统的性能。
1. 稳定性分析电力系统的稳定性是电力系统仿真中的一个关键指标。
Matlab提供了用于稳定性分析的工具，可以帮助用户评估电力系统的电压稳定性和频率稳定性。
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<Rotor speed (wm)> <Electromagnetic torque Te (pu)>
[Vabc_B1] [Iabc_B1]
Vabc_B1 Iabc_B1
[wr] [Te]
Pmes
[wr]
wr
Pnom/1000
[Tm] [Te] [p i tch ]
Tm
Te
m
1
m
Pitch_angle (deg)
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 关系曲线
9.1.2 定速风电机组的模型仿真
1.定速风电机组模块简介及参数设置 2.风速波动时风电机组输出特性仿真 3.电网故障时风电机组输出特性仿真
B25 (25 kV)
3.3ohms
A
A
B
B
C
C
10 km line
A B C
Plant 2 MVA
y
From Workspace
[T ri p_WT ]
wi n d
WWinndd((mm/s/s)) Trriipp
<Vdc (V)>
A
a
B
b
C
c
35 kV/ 575 V 6*2 MVA
A B C
aA
A
N
B
C
220 kV
A
A
B
B
C
C
2500 MVA X0/X1=3
aA
A
a
bB
B
b
cC
C
c
B120 220 kV/35 kV (120 kV) 47 MVA
a
A
b
B C
c
N
Gro u n d i n g T ransform er X0=4.7 Ohms
A
A
B
B
C
C
20 km line
aA bB cC
A
bB
B
cC
B575
C
m <wr (pu)>
<Pitch_angle (deg)>
(575 V)
Wind Turbine
Doubly-Fed Induction Generator
Load
(Phasor Type)
500 kW 6 x 1.5 MW
Vdc wr p i tch
Vabc_B120
Vabc_B120 (pu)
Data acquisition
图9-5
图9-6 风力机数据参数对话框
图9-7 发电机数据参数对话框
信号 1 2 3
4
表9-1 定速风电机组的内部信号
信号名称 Vabc(cmplx)(pu) Iabc(cmplx) (pu) P (pu)
Q (pu)
信号定义
以发电机额定电压为基准 值的定速风电机组出口电压 相量（相电压）
A B C Three-Phase Source
A
a
B
b
C
c
220kV/35kV
Phasors pow ergui
[m_wt]
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
第9章 MATLAB在风力发电技术中的 应用仿真
9.1 定速风电机组的仿真实例 9.2 双馈变速风电机组的仿真实例
图9-1 风电机组通用动态模型框图
9.1 定速风电机组的仿真实例
9.1.1 定速风电机组的工作原理 9.1.2 定速风电机组的模型仿真
图9-2 基于普通感应发电机的定速风电机组
0.5 0.4 0.3
Motor_Speed Motor Speed (pu)
Gri d Data acquisition
Gri d
V1_B575 I1_B575
wi n d Wind speed (m/s)
Pos. seq. V1_B575 (pu) Pos. seq. I1_B575 (pu)
P_mean Generated P(MW)
Vabc_B25
Vabc_B25 (pu)
Vabc_B575
Vabc_B575 (pu)
P_B25
P_B25 (MW)
Q_B25
Q_B25 (Mv ar)
V1_Plant V_Plant 2.3kV pos. seq. (pu)
I1_Plant I Plant pos. seq. (pu/2 MVA)
施加于发电机上的机械转
矩，它是以发电机额定容量
作为基准值的标幺值
7
Te (pu)
以发电机额定容量作为基
准值的电磁转矩
8
Pitch_angle(deg)
桨距角
图9-8 From Workshop参数设置对话框
图9-9 风速波动时风电机组的输出特性
图9-10 电网故障时风电机组的输出特性
9.2 双馈变速风电机组的仿真实例
0 Constant
AaΒιβλιοθήκη BbCc
25 kV/ 575 V 12 MVA
Aa
Bb
Cc
B575_1 (575 V)
P <------
Q ------>
Scope
Wwiinnd ((mm//ss))
Ttrriipp
A
m
B
C
Wind Turbine Induction Generator
(Phasor Type)
9.2.1 基于双馈感应发电机的变速风电机组的工作原理 9.2.2 双馈变速风电机组的模型仿真
图9-11 装有部分负载变频器的双馈变速风电机组
9.2.2 双馈变速风电机组的模型仿真
1.双馈变速风电机组模块简介及参数设置 2.风速波动时风电机组输出特性仿真 3.电网故障时风电机组输出特性仿真
A B C Fa u l t
Tm (pu)
Pitch angle (deg)
Wind speed (m/s)
Wind Turbine
Wi n d _ On
[wr]
[p i tch ] PI
1
Rate Limiter
Wind (m/s)
Pmec/Pnom
Tm
A m
B
C
Asynchronous Machine
Trip Breaker2
[m_wt] Goto
图9-4
[Tm]
1
Vabc A
[Vabc_B1]
A
Iabc
[Iabc_B1]
com
a
2
aB
B
b
A b
B
3
cC
C
c
C B1
Trip Breaker1
NOT
2
[S] Q
Convert
T ri p
Co n ve rsi o n
R !Q
com a
A B
A B
b
C
Cc
Generator speed (pu)
以发电机额定电压为基准 值的流入定速风电机组端口 电流相量
以发电机额定容量作为基 准值的定速风电机组输出的 有功功率正值表示机组产生 有功功率
以发电机额定容量作为基 准值的定速风电机组输出的 无功功率正值表示机组产生 无功功率
表9-1 定速风电机组的内部信号
5
wr (pu)
发电机转子转速
6
Tm (pu)