第9章 MATLAB在风力发电技术中的应用仿真.ppt
风力机的MATLAB模型及其应用
The MATLAB Model of Wind Turbine and Its Appl ication
ZHAN G Xiao2fang1 , WAN G Ai2long1 , TIAN J un2mei1
(11 Taiyuan U niversity of Technology , Taiyuan 030024 ,China)
实际发电时因异步机并网发电时滑差且接近0简化分析可取全年发电量是不同的风能利用仿真就是要在确定的风力资源统计规律和确定的风力机特性基础上选择工作点使全年风力机提供的能量最大
2004 年 第 19 卷 第 2 期 电 力 学 报 Vol. 19 No. 2 2004
王爱龙 (1980 - ) ,男 ,山西太原人 ,太原理工大学副教授 ,从事风力发电机的研究 ; 田俊梅 (1980 - ) ,女 ,山西太原人 ,太原理工大学在读研究生 ,从事风力发电机的研究 。
第 2 期 张小芳等 :风力机的 MA TLAB 模型及其应用 1 15 机的转矩与功率特性曲线 : T (ω, v) 和 P (ω, v) 。
由图 6 可知 ,在 10 m 高处转速应选 ω1 与 ω3 之 间的 1 个数 ω1 ,应选变比为 k1 = ωs/ ω1 的升速箱 。 40 m 高处转速应选 ω2 与ω4 之间的 1 个数 ω2 ,所以 应选变比为 k2 = ωs/ ω2 的升速箱 。这样才能使风力 机的年发电量最大 。风力机模块还可以跟变速箱模 块 、发电机模块 、控制器模块配合共同构成风力发电 机系统 ,用于风力发电机组的仿真计算 。
利用公式 : p1/ (ρ1 T1) = p2/ (ρ2 T2) 。 式中 : p 为压强 Pa ; T = t + 273 为气体的热力学温 度 K; ρ为空气密度 kg/ m3 。将风速 、温度曲线由图 3 中相应的输入模块输入风力机 ,可以得出风力机的
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
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在风电设备设计中的应用
MATLAB在风电设备设计中的应用刘洋; 贾斌【期刊名称】《《计算机应用与软件》》【年(卷),期】2011(028)010【总页数】4页(P183-186)【关键词】MATLAB; 优化设计; 风力机【作者】刘洋; 贾斌【作者单位】内蒙古师范大学计算机与信息工程学院内蒙古呼和浩特010022; 内蒙古电力科学研究院汽机所内蒙古呼和浩特010020【正文语种】中文【中图分类】TP3170 引言风力发电机叶片设计工作分为设计计算与性能计算两部分。
通常，风力叶片设计要求叶片具有最大的风能利用系数，属于工程计算中的最优化设计问题。
其计算过程复杂，程序嵌套层次繁多，如果应用传统的计算机语言进行计算，设计者将面临繁重的编程工作。
MATLAB是一种广泛应用于工程计算及数值分析领域的新型高级语言，与传统计算机语言比较，MATLAB具有函数功能强大、使用方便、计算精度高等优点。
本文详细讲述了以MATLAB高级程序设计语言为工具、基于Willson方法的高速风力机叶片的优化设计方法。
符号说明如下:a—风轮轴向干扰系数;b—风轮切向干扰系数;F—叶梢损失系数;C—弦长，m;V1—风轮正前方的来流风速，m/s;V2—风轮正后方的风速，m/s;W—相对风速，m/s;P—功率，W;M—转矩，N·m;T—轴向推力，N;R—风论半径，m;r—叶片沿展向不同位置距风轮中心的距离，m;N—风轮叶片数;n—计算过程中将叶片划分的截面数;CL—升力系数;CD—阻力系数;Re—雷诺数;α—攻角，度;β—叶片扭角度;φ—来流风向角度;Ω—风轮转速，r/s;ρ—空气密度，kg/m3;υ—运动黏度;λo—叶尖速比;λ—叶片不同截面处的速比。
1 叶片气动外形的优化设计1.1 Willson方法的数学模型Willson方法涉及动量理论、动量矩理论、叶素理论等，是这些理论的综合应用。
下面给出了Willson计算方法的数学模型:风力机最重要的性能指标是风能利用系数CP，风力机叶片优化设计的总体思想就是以获得最大风能利用系数CP为目标，来计算叶片沿展向各个位置处的弦长与扭角。
风板控制装置MATLAB仿真
风板控制装置MATLAB仿真风力发电作为一种可再生能源，其在可持续发展中发挥着重要作用。
风力发电是利用风能将其转化为电能的过程，通过风轮的旋转驱动发电机发电。
与传统的能源方式相比，风力发电有着诸多优势，如无污染、永续性、可再生性等。
随着对环境保护和可再生能源的需求不断增长，风力发电在可再生能源领域中的重要性也日益凸显。
随之而来的是风力发电技术的不断创新和发展。
风板控制装置作为风力发电系统中的重要组成部分之一，在风力发电的效能和稳定性方面扮演着至关重要的角色。
本文将通过使用MATLAB进行仿真，研究和分析风板控制装置在风力发电系统中的应用，并探讨其对风力发电效能的影响。
通过这一研究，我们可以深入理解风板控制装置的工作原理和优化方法，为进一步提高风力发电系统的性能和可靠性提供有益的参考。
研究目的:本文将通过使用MATLAB进行仿真，研究和分析风板控制装置在风力发电系统中的应用，并探讨其对风力发电效能的影响。
通过这一研究，我们可以深入理解风板控制装置的工作原理和优化方法，为进一步提高风力发电系统的性能和可靠性提供有益的参考。
研究目的:本论文的研究目标是通过MATLAB仿真来探索风板控制装置的性能。
我们将利用MATLAB的仿真工具，对风板控制装置进行建模和模拟，以评估其在不同工况下的性能表现。
通过这项研究，我们希望能够更全面地了解风板控制装置的运行规律和优劣势，为相关领域的工程设计和优化提供参考依据。
本论文的研究目标是通过MATLAB仿真来探索风板控制装置的性能。
我们将利用MATLAB的仿真工具，对风板控制装置进行建模和模拟，以评估其在不同工况下的性能表现。
通过这项研究，我们希望能够更全面地了解风板控制装置的运行规律和优劣势，为相关领域的工程设计和优化提供参考依据。
本文描述了使用MATLAB进行仿真的方法和步骤，并解释了所采用的风板控制算法。
仿真方法包括以下步骤：设计风板控制器的数学模型和算法。
在MATLAB中实现风板控制器的仿真模型。
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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)
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
0 Constant
A
a
B
b
C
c
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)
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
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
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
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)
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)
[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)
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
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
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)
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
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 B C -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
<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)