风力发电机运行仿真
风能发电系统的建模与仿真
风能发电系统的建模与仿真随着对可再生能源的需求日益增长，风能发电作为一种环保、高效的能源来源受到了广泛关注。
为了更好地发展和优化风能发电系统，建模与仿真成为了不可或缺的工具。
通过建立一个准确的模型，并进行仿真分析，可以帮助我们深入了解风能发电系统的性能特点，优化系统配置，并为系统的实际运行提供参考。
首先，风能发电系统的建模是指根据系统的物理特性和工作原理，利用数学方程和模型描述系统的各个部分，并建立它们之间的关系。
常见的风能发电系统包括风力发电机、风轮、发电装置等。
对于风力发电机的建模，可以采用机械力平衡方程和电磁特性方程来描述其工作原理。
机械力平衡方程考虑了风力和机械转动阻力之间的关系，电磁特性方程描述了转动部件与发电机之间的能量转换过程。
通过对这些方程进行求解，可以得到风力发电机的转速、转矩等关键参数。
对于风轮的建模，可以考虑风轮受到的风力和转动部件的质量、惯性等因素的影响。
风力的影响可以由风力模型来描述，包括风速、风向等参数。
转动部件的影响可以通过质量和惯性的计算来体现。
综合考虑这些因素，可以得到风轮的转速、转矩等性能指标。
发电装置的建模是为了研究风能发电机的发电输出。
这一部分的建模主要关注风力发电机与发电设备之间的能量转换过程。
通过建立电气特性方程，可以计算风力发电机的输出电流、电压等关键参数。
而发电设备的模型则可以考虑电功率变换、电压变换等过程。
在建模的基础上，进行仿真分析可以帮助我们更加深入地理解风能发电系统的性能特点，并提出系统优化的方案。
通过改变模型中的参数和条件，我们可以研究不同风速、转速等条件下系统的响应情况，进而确定系统的最佳配置。
此外，仿真还可以帮助我们评估系统的可靠性、稳定性等指标，为系统的实际运行提供参考。
在进行仿真分析时，需要注意一些关键的参数和条件的选择，以确保结果的准确性。
首先，选择合适的风速范围和变化规律，以模拟实际工作环境中的风力情况。
其次，需要合理选择风能发电系统的组件参数，以保证模型的可靠性和准确性。
风力发电机组的建模与仿真
风力发电机组的建模与仿真风力发电是一项越来越受到重视的可再生能源。
为了更好地利用风能，风力发电机组已经越来越普及。
风力发电机组的效率，稳定性和可靠性是非常关键的，我们需要对其进行建模和仿真分析。
本文将介绍风力发电机组的建模和仿真过程，并分析其优缺点和应用范围。
一、风力发电机组的基本结构风力发电机组包括风轮、发电机、传动系统、控制系统和塔架等部分。
风轮是将风能转化为机械能的主要部分，其形状和材质不同，可以影响整个系统的性能。
发电机是将转动的机械能转化为电能的关键部件。
传动系统负责将风轮的转动传导到发电机上，其间隔离了风轮受到的不稳定风力，使发电机获得更稳定的转速。
控制系统负责监测和控制整个系统的运行状态，保证系统的安全和可靠性。
塔架是支撑整个系统的基础，必须满足足够的强度和刚度。
二、风力发电机组的建模建模是对系统进行研究和仿真的重要步骤。
我们需要建立准确的模型才能更好地了解系统的行为和性能。
风力发电机组的建模包括机械模型、电气模型和控制模型。
机械模型描述了风轮、传动系统和塔架之间的相互作用。
其中，风轮可由拟合风速的阻力模型和旋转惯量模型表示，传动系统可以通过多级齿轮系统表示，塔架可以使用弹簧阻尼系统进行建模。
电气模型描述了发电机和网侧逆变器之间的电能转换过程。
发电机模型需要考虑到其内部电气参数和转速特性，网侧逆变器模型一般采用PID控制器进行描述。
控制模型描述了控制系统的功能和行为。
其中，风速控制模型可以通过调节风轮转速实现，功率调节模型可以通过调节发电机电压和电流实现。
三、风力发电机组的仿真仿真是建模的重要应用，通过模拟和分析系统的行为和性能，可以准确预测系统的运行状况。
风力发电机组的仿真可以通过MATLAB/Simulink等仿真工具进行实现。
在仿真中，我们可以考虑不同的工况和故障条件，分析风轮、传动系统、发电机和控制系统的响应。
通过对系统的分析和优化，可以提高系统的效率和可靠性，并降低系统的维护成本和损失。
风力发电系统建模与仿真
风力发电系统建模与仿真摘要：风力发电作为一种清洁的可再生能源利用方式，近年来在世界范围内获得了飞速的发展。
本文基于风力机发电建立模型，主要完成了以下工作：（1）基于风资源特点，建立了以风频、风速模型为基础的风力发电理论基础；（2）运用叶素理论，建立了变桨距风力机机理模型；（3）分析了变速恒频风力发电机的运行区域与变桨距控制的原理与方法，并给出了机组的仿真模型，为风力发电软件仿真奠定了基础；（4）搭建了一套基于PSCAD/EMTDC仿真软件的风力发电系统控制模型以及完整的风力发电样例系统模型，并且已初步实现风力机特性模拟功能。
关键词：风力发电；风频；风速；风力机；变桨距；建模与仿真1 风资源及风力发电的基本原理1.1 风资源概述（1）风能的基本情况[1]风的形成乃是空气流动的结果。
风向和风速是两个描述风的重要参数。
风向是指风吹来的方向，如果风是从东方吹来就称为东风。
风速是表示风移动的速度即单位时间内空气流动所经过的距离。
风速是指某一高度连续10min所测得各瞬时风速的平均值。
一般以草地上空10m高处的10min内风速的平均值为参考。
风玫瑰图是一个给定地点一段时间内的风向分布图。
通过它可以得知当地的主导风向。
风能的特点主要有：能量密度低、不稳定性、分布不均匀、可再生、须在有风地带、无污染、分布广泛、可分散利用、另外不须能源运输、可和其它能源相互转换等。
（2）风能资源的估算风能的大小实际就是气流流过的动能，因此可以推导出气流在单位时间内垂直流过单位截面积的风能，即风能密度，表示如下：3ω= (1-1)5.0vρ式中,ω——风能密度(2W)，是描述一个地方风能潜力的最方便最有价值的量；/mρ——空气密度(3kg)；/mv ——风速(s m /)。
由于风速是一个随机性很大的量，必须通过一段时间的观测来了解它的平均状况，一个地方风能潜力的多少要视该地常年平均风能密度的大小。
因此需要求出在一段时间内的平均风能密度，这个值可以将风能密度公式对时间积分后平均来求得。
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。
仿真研究领域的扩展 一图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。
风力发电系统的动态建模与仿真
风力发电系统的动态建模与仿真随着全球对可再生能源的需求不断增长，风力发电作为一种清洁、可持续的能源形式受到了广泛关注。
风力发电系统的动态建模与仿真是研究和优化风力发电系统运行的重要手段，有助于提高风力发电系统的效率和可靠性。
本文将探讨风力发电系统动态建模与仿真的方法和应用，以及在模型开发和仿真过程中需要注意的问题。
一、风力发电系统的动态建模风力发电系统包括风力机、风能转换子系统、并网变频器、变电所和电网等组成部分。
为了对风力发电系统进行动态建模，需要考虑各个组件之间的相互作用和系统运行的特点。
1. 风力机的动态建模风力机是风力发电系统的核心部件，负责将风能转化为机械能。
风力机的动态建模需要考虑风速对风轮转速的影响、风轮转速对发电机转速的影响以及风轮和转子之间的功率传递过程。
一种常用的方法是使用变力学方程描述风力机的运动过程，并结合风力和风功率曲线进行模拟。
2. 风能转换子系统的动态建模风能转换子系统包括风能转换器、传动装置和发电机等。
风能转换器将机械能转化为电能，传动装置则负责将风力机的转速传递给发电机。
在进行动态建模时，需要考虑风能转换器和传动装置的效率、传动过程中的能量损耗以及发电机的电力输出特性。
3. 并网变频器和变电所的动态建模并网变频器和变电所是将风力发电系统产生的电能接入电网的关键设备。
并网变频器的主要功能是将发电机输出的低频交流电转换为电网所需的高频交流电，同时负责控制电网功率的调节。
变电所则负责将风电场产生的电能集中输送到电网。
在进行动态建模时，需要考虑并网变频器和变电所的功率转换过程、电力损耗以及对电网供电稳定性的影响。
二、风力发电系统的仿真风力发电系统的仿真可以通过使用专业的仿真软件或自行开发仿真模型来实现。
仿真可以帮助研究人员和工程师在实际运行之前评估系统性能、验证设计和控制方案的有效性，以及优化风力发电系统的运行策略。
1. 仿真软件的选择和应用目前市场上有多种风力发电系统仿真软件可供选择，例如，DigSilent、PSCAD、Matlab/Simulink等。
风能发电机组中的动态仿真模拟研究
风能发电机组中的动态仿真模拟研究随着科技的不断进步，能源问题已经成为当今全球亟待解决的重要问题之一。
而风能作为绿色清洁能源的代表之一，逐渐受到人们的关注。
风能发电机组的设计和研究就成为了当前科研领域的热门话题之一。
在这一领域里，动态仿真模拟技术被广泛应用，它可以对风能发电机组的性能进行精确的预测和分析。
一、风能发电机组概述风能发电机组是将风能转化为电能的一种设备。
风能发电机组通常由风轮叶片、主轴、变速箱、发电机、塔架等部分组成。
风轮叶片是收集风能的部分，能够将风能转化为机械能。
主轴和变速箱用于传输风轮叶片产生的机械能。
发电机就是将机械能转化为电能的设备。
塔架则是起支撑和固定作用的部分。
二、动态仿真模拟技术的应用动态仿真模拟技术是模拟真实场景下的物理规律，然后用计算机进行计算和模拟的一种技术。
这种技术在风能发电机组的研究和设计中有着重要的应用。
1. 分析风轮叶片的动态特性风轮叶片的动态特性是影响风能发电机组发电效率和寿命的关键因素之一。
利用动态仿真模拟技术，可以模拟出不同气流条件下风轮叶片的运动轨迹，从而分析叶片受力情况、叶片的变形等因素。
这种分析可以帮助设计师判断叶片的合理性，优化叶片的设计，从而提高风能发电机组的发电效率和寿命。
2. 优化变速箱的传动系统变速箱的传动系统是风能发电机组中一个关键的部分。
优化变速箱的传动系统可以使风能发电机组在不同风速下发电效率更高且更为稳定。
利用动态仿真技术，可以模拟出不同负载下变速箱传动系统的运动状态，通过分析模拟结果，设计师可以调整变速箱的传动比，从而进一步优化发电机组的设计。
3. 预测塔架的结构安全性塔架是风能发电机组中支撑和固定部分，以保证发电机组能在不同风速下运转平稳。
利用动态仿真技术，可以模拟出不同气流条件下塔架的受力情况，从而判断塔架的结构安全性。
根据模拟结果，设计师可以优化塔架的结构、增强塔架的稳定性，从而提高风能发电机组的可靠性和寿命。
三、总结动态仿真模拟技术在风能发电机组的设计中具有重要的应用价值。
风力发电机组系统建模与仿真研究
风力发电机组系统建模与仿真研究一、概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了广泛关注。
风力发电机组作为风力发电的核心设备，其性能优化和系统稳定性对于提高风电场的整体效率和经济效益具有重要意义。
对风力发电机组系统进行建模与仿真研究，不仅可以深入了解风力发电机组的运行特性和动态行为，还可以为风力发电系统的优化设计、故障诊断和性能提升提供理论支持和技术指导。
风力发电机组系统建模与仿真研究涉及多个学科领域，包括机械工程、电力电子、自动控制、计算机科学等。
建模过程需要考虑风力发电机组的机械结构、电气控制、风能转换等多个方面，以及风力发电机组与电网的相互作用。
仿真研究则通过构建数学模型和计算机仿真平台，模拟风力发电机组的实际运行过程，分析不同条件下的性能表现和动态特性。
近年来，随着计算机技术和仿真软件的不断发展，风力发电机组系统建模与仿真研究取得了显著进展。
各种先进的建模方法和仿真工具被应用于风力发电机组系统的研究中，为风力发电技术的发展提供了有力支持。
由于风力发电的复杂性和不确定性，风力发电机组系统建模与仿真研究仍面临诸多挑战，需要不断探索和创新。
本文旨在对风力发电机组系统建模与仿真研究进行全面的综述和分析。
介绍风力发电机组的基本结构和工作原理，阐述建模与仿真的基本原理和方法。
重点分析风力发电机组系统建模与仿真研究的关键技术和挑战，包括建模精度、仿真效率、风能转换效率优化等方面。
展望风力发电机组系统建模与仿真研究的发展趋势和未来研究方向，为风力发电技术的持续发展和创新提供参考和借鉴。
1. 风力发电的背景和意义随着全球能源需求的不断增长，传统能源如煤炭、石油等化石燃料的消耗日益加剧，同时带来的环境污染和气候变化问题也日益严重。
寻找清洁、可再生的能源已成为全球关注的焦点。
风能作为一种清洁、无污染、可再生的能源，正受到越来越多的关注和利用。
风力发电技术作为风能利用的主要方式之一，具有广阔的应用前景和巨大的发展潜力。
风力发电厂仿真系统技术方案
第一章风力发电厂仿真风力发电厂仿真对风力发电厂一、二次设备全范围进行了建模仿真，具体包括发电机模型、控制系统、量测系统、交直流系统、保护与自动化监控系统的详细模型，而且考虑风力风向对发电机详细模型的影响以及发电机对电网仿真抽象模型的影响。
风力发电厂仿真系统的主要功能有：正常操作、设备巡视、事故和异常的模拟、培训指导和辅助培训等功能。
采用的关键技术有：虚拟仪器技术、虚拟现实技术、组件建模技术和动态人机界面技术等。
风力发电厂仿真系统采用虚拟仪器技术和虚拟现实技术进行仿真。
虚拟仪器技术的实质是利用计算机技术来实现传统仪器仪表的功能。
该系统采用虚拟仪器技术将发电厂的各种二次设备按照各自的物理特性分别生成各自的虚拟设备，在全三维虚拟场景中进行漫游，巡视，操作。
风力发电厂一次设备仿真采用虚拟现实技术进行仿真。
该系统在设备外观仿真和设备巡视中，采用基于OpenGL 的虚拟现实技术开发了发电厂一次设备三维交互式虚拟场景系统，实现了发电机设备的三维重现，形象地反映了发电机的运行、停止、偏航、异常、事故状态及其动作过程，可以对虚拟场景中的设备巡视、检查、漫游。
风力发电厂自动化监控系统采用基于人机界面服务器的动态人机界面技术、动态图符技术、动态菜单技术、中间件技术和程序自动化技术，实现了对多个风力发电机统一管理和监视。
1.1.仿真对象及范围风力发电厂仿真对象主要包括风力发电机数学模型、一次设备、二次设备、自动化监控系统。
其主要仿真对象及仿真程度如下：1.1.1.风力发电机数学模型1.1.2风力发电厂一次设备风力发电厂的一次设备包含发电机、就地升压变、配电台架等。
所有可操作的设备和可观测的动态量都属巡视训练内容，所有的检查都可以进行自动记录，便于考核评分。
1.1.3风力发电厂二次设备风力发电厂的二次设备主要包括前置机、变频控制器、功率速度等传感器、微机保护和控制系统等。
对于运行人员需要操作的开关、把手、压板等进行详细仿真，学员可以用鼠标、键盘等模拟与现场一致的操作。
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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。
经过几个五年计划的努力，我国仿真技术得到了快速的发展，并取得了突破性成果，和长足的进步。
在某些方面达到了国际先进水平。
但总体水平，特别是应用水平与发达国家比较还有差距，需要进一步努力，加速发展仿真技术以缩小差距1.2本仿真软件简介2风力发电机各部分数学模型及仿真2.1风力机风能利用系数（功率系数）Cp 是指单位时间内风力机所获得的能量与风能之比。
它是评定风力机气动特性优劣的只要参数，其定义式：321SV P C p ρ= （1） 式中：P 为风力机的功率，单位是W ；ρ为空气密度，单位是kg/m 3；S 为风轮的扫风面积，单位是m 2；V 为来流风速，单位是m/s在设计Savonius 风力机时要考虑两个重要的结构参数：一个是重叠比OL （Overlap ratio ），一个是高径比AP （Aapect ratio ）：d S OL /= （2） d H AP /= （3） 叶片重叠比对Savonius 风力机的各种性能影响很大。
如图4的风洞试验数据所示，具有不同的叶片重叠比的风力机的最大功率系数相差很大，合理设计叶片重叠比可以改善风力机的静态启动特性，对风力机的动态力矩变化的战俘和相位也具有一定的影响。
图4 具有不同重叠比的Savonius 风力机的性能叶片高径比也对风力机的性能影响很大，一般来说叶片高径比越大风力机性能越好。
目前实际应用中的Savonius 风力机的叶片高径比一般为1~4，准确数值要根据设计目标、成本和安装地点的风况特点来决定。
叶尖速比λ是叶片的叶尖圆周速度与风速之比，用来描述风轮在不同风速中的状态：VR V Rn ωπλ==2 （4） 式中：n 为风轮转速，单位是r/s ；ω为风轮角频率，单位是rad/s ；R 为风轮半径，单位是m ；V 为上游风速，单位是m/s风力机通过叶片捕获风能，将风能转换为作用的发电机转子上的机械能，将吸收的叶片转矩为作用在发电机转子上的机械转矩。
风力机吸收功率可以表示为风速的函数，其模型表示为：321AV C P p ρ= （5） 所以风力机的机械转矩为：λπρω2321V R C PT p == （6） 其中相关参数的设定会影响风力机的输出效率。
对于风力机建模，主要有两种方式，一种是对发电机的实测数据的查表法，另一种是根据相关的公式进行垂直轴风力发电机输出参数建模。
风能利用系数C p 的函数曲线如图6所示，由图可知，当叶尖速比在1左右时，输出效率最大。
为了简化模型，我们在仿真过程中设定叶尖速比在速度范围之内为恒定值。
图6 最佳Savonius 型风力机输出效率及转矩效率随叶尖速比的变化通过图6可以拟合曲线，得到风能利用系数C p 的函数：)(6505.0)(3656.0)(2VR V R f C p ωωλ⨯+⨯-== （7） 由此可得输出功率为：32321)](6505.0)(3656.0[21)(AV V R V R AV f P ρωωρλ⨯⨯+⨯-=⨯= （8） 根据数学模型，进行Simulink 仿真。
输入为风速V ，空气密度ρ和发电机电磁转矩T_em ；叶尖速比λ和风力机受风面积A 为常数。
输出为风力机输出功率P ，输出转矩Te ，输出转速ω和发电机输入转速ω_em 。
同时我们还设定了风力机的启动风速和最高风速。
模型如图7所示，并对其进行了封装。
封装界面如图8。
图7 风力机仿真模型图8 风力机封装界面设定输入风速为15m/s，空气密度为1.29kg/m3，仿真时间为10秒，得输出曲线如图9。
横坐标为时间，纵坐标分别为功率、转矩、转速、发电机输入转速。
风力机输出功率约为620W。
图9 风力机仿真输出曲线2.2发电机2.2.1永磁发电机永磁同步发电机由绕线转子同步发电机发展而来，定子与普通同步发电机基本相同，转子为永磁体，一般无阻尼绕组，因此不存在励磁绕组的铜损耗，同时无需外部提供励磁电源，可以提高效率；转子上没有滑轮，可以提高系统的稳定性。
风力机输出的机械转矩带动发电机转子转动。
永磁同步发电机的转子为永磁式结构，转子的磁链由永磁体决定。
我们将定子电压在dp0同步旋转坐标系下进行分解，其中，同步旋转坐标系的d 轴是转子磁链的方向。
在此基础上建立发电机定子电压的d 轴和q 轴分量的表达式： ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧++=-+=d e q q a q q e d d a d dt d i R u dt d i R u λωλλωλ （9） 式中：i d 和i q 分别为发电机的d 轴和q 轴电流；u d 和u q 分别为定子电压E g 的d 轴和q 轴分量；λd 和λq 分别是d 轴和q 轴的磁链R a 为定子电阻；ωe 为电角频率定义磁链的d 轴和q 轴的分量的表达式为：⎩⎨⎧=+=q q q od d d i L i L λλλ （10）式中：L d 和L q 分别为发电机的d 轴和q 轴电感；λo 为永磁体产生的磁链定义q 轴的反电势e q =ωe λo ，而d 轴的反电势e d =0，因为发电机的转子为对称结构，这里我们可以假设发电机的d 轴和q 轴的电感相等，即L d =L q =L 。
将式（8）带入到式（7）并整理化简得到： ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧++--=++-=q o d e q a q d q e d a d u L L i i L R dtdi u L i i L R dt di 1)1(1λωω （11） 因为L d =L q =L ，则永磁同步发电机的电磁转矩表达式为：o q p o q q d q d e i n i i i L L T λλ5.1])[(5.1=+-= （12） 式中n p 为极对数。
MATLAB 中提供的永磁发电机模型当其输入为负时，作为发电机使用。
输入有转矩Tm 和转速ω两种选择。
本仿真软件中，我们选择转速ω输入。
参数设置如图13所示，从上到下依次表示：定子相电阻，d 轴和q 轴定子电感，选择机器常数，感应磁链，电压常数，转矩常数，极对数，初始条件（转速、角度、电流）。
通过调整感应磁链和极对数得到较为理想的曲线。
图14和图15分别为仿真模型和仿真结果。
图13 永磁同步发电机参数设置图14 永磁同步发电机模型图15 发电机输出电压曲线2.2.2电励磁同步发电机风力发电中所用的同步发电机绝大部分是三相同步电机，其输出联接到邻近的三相电网或输配电线。
普通三相同步发电机的原理结构如图5所示。
在定子铁心上有若干槽，槽内嵌有均匀分布的在空间彼此相隔120°电角的三相电枢绕组aa ′、bb ′和cc ′，转子上装有磁极和励磁绕组，当励磁绕组通以直流电流If 后，电机内产生磁场。
转子被风力机带动旋转，则磁场与定子三相绕组之间有相对运动，从而在定子三相绕组中感应出三个幅值相同，彼此相隔120°电角的交流电势。
这个交流电势的频率f 决定于电机的极对数p 和转子转速n ，即f=pn/60。
图5 三相同步发电机结构原理图我们将定子电压在dp0同步旋转坐标系下进行分解，则定子方程可表示为： ⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧+=-+=-+=dt d i R u dt d i R u dt d i R u a d e q q a q q e d d a d 000λλωλλωλ （11） 定义磁链的表达式：⎪⎩⎪⎨⎧='+='+'+=000i L i M i L i M i M i L Q Q q q q D D f f d d d λλλ （12） 式中：M f ′为定子绕组和励磁绕组之间的互感系数；M d ′为定子绕组和直轴阻尼绕组之间的互感系数；M Q ′为定子绕组和交轴阻尼绕组之间的互感系数发电机的电磁转矩为：)(5.1q q q d p e i i n T λλ-= （13） MATLAB 中的同步电机有国际标准单位和标幺值两种，我们选择的是国际标准单位值的。
输入分功率Pm 和转速ω两种，为了与永磁电机的输入统一，我们还是选择转速ω输入。
参数设置如图16所示，参数依次为：视在功率、线电压、频率、励磁电流，电子电阻、漏磁电感、d轴和q轴电感，定子的漏磁回路电阻、漏磁电感，阻尼器的d轴和q轴电阻和漏磁电感，极对数，初始值（初始速度偏差、电角度、线电流、相角、初始励磁电压）。
图16电励磁同步发电机参数设置这一发电机模块需要配合励磁模块一起使用，在这里需要说明一下。
图17为励磁模块的基础模型，从左到右依次是：低通滤波器，超前滞后补偿，主调节器，饱和度，励磁模型，阻尼器。
通过改变主调节器的增益、时间常数和饱和度的上下限，得到稳定的励磁电压。
与发电机相连得到整体模型，如图18所示。