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《基于-matlab風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建模與仿真》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、.實驗一：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的建模與仿真姓名：學(xué)號：一、實驗?zāi)繕?biāo):1.能夠?qū)︼L(fēng)力發(fā)電機(jī)組的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有深入的了解。2.能熟練的利用MATLAB軟件進(jìn)行模塊的搭建以及仿真。3.對仿真結(jié)果進(jìn)行研究并找出最優(yōu)控制策略。二、實驗類容：對風(fēng)速模型、風(fēng)力機(jī)模型、傳動模型和發(fā)電機(jī)模型建模，并研究各自控制方法及控制策略；如對風(fēng)力發(fā)電基本系統(tǒng)，包括風(fēng)速、風(fēng)輪、傳動系統(tǒng)、各種發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行全面分析，探索風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)各個部風(fēng)最通用的模型、包括了可供電網(wǎng)分析的各系統(tǒng)的簡單數(shù)學(xué)模型，對各個數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用MATLAB軟件進(jìn)行了仿真。三、實驗原理：風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的模
2、型主要包括風(fēng)速模型、傳動系統(tǒng)模型、發(fā)電機(jī)模型和變槳距模型，下文將從以上幾方面進(jìn)行研究。1、風(fēng)速的設(shè)計自然風(fēng)是風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能量的來源，其在流動過程中，速度和方向是不斷變化的，具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和突變性。本文不考慮風(fēng)向問題，僅從其變化特點出發(fā)，著重描述其隨機(jī)性和間歇性，認(rèn)為其時空模型由以下四種成分構(gòu)成：基本風(fēng)速、陣風(fēng)風(fēng)速、漸變風(fēng)速和噪聲風(fēng)速。即模擬風(fēng)速的模型為：V=+++（1-1)（1）.基本風(fēng)=8m/s基本風(fēng)仿真模塊（2）陣風(fēng)風(fēng)速(1-2)式中：..(1-3)t為時間，單位s；T為陣風(fēng)的周期，單位s；，為陣風(fēng)風(fēng)速，單位m/s；為陣風(fēng)開始
3、時間，單位s；為陣風(fēng)的最大值，單位m/s。本例中，陣風(fēng)開始時間為3秒，陣風(fēng)終止時間為9秒，陣風(fēng)周期為6秒，陣風(fēng)最大值為6m/s。（1）漸變風(fēng)速漸變風(fēng)用來描述風(fēng)速緩慢變化的特點，其具體數(shù)學(xué)公式如下：(1-4)式中：(1-5)為漸變風(fēng)開始時間，單位s；為漸變風(fēng)終止時間，單位s；，為不同時刻漸變風(fēng)風(fēng)速，單位m/s；為漸變風(fēng)的最大值，單位m/s。（4）噪聲風(fēng)速選擇一個隨機(jī)噪聲模塊就可以..（5）風(fēng)速V=+++2、風(fēng)力機(jī)模型的建立風(fēng)力機(jī)從自然風(fēng)中所索取的能量是有限的，其功率損失部分可以解釋為留在尾流中的旋轉(zhuǎn)動能。能量的轉(zhuǎn)化將導(dǎo)致功率的下降，它
4、隨所采用的風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)的型式而異，因此，風(fēng)力機(jī)的實際風(fēng)能利用系數(shù)<0.593。風(fēng)力機(jī)實際得到的有用功率為：(2-1)而風(fēng)輪獲得的氣動扭矩為：(2-2)其中：表示有用功率，單位為w；表示空氣密度，單位為Kg/m；R表示風(fēng)輪轉(zhuǎn)動半徑，單位為m；表示風(fēng)速，單位為m/s；表示風(fēng)能利用系數(shù)；表示氣動轉(zhuǎn)矩系數(shù)；并且有：(2-3)(2-4)稱為葉尖速比；為風(fēng)輪角速度，單位為rad/s。..（1）的搭建（2）風(fēng)力機(jī)的搭建（包含風(fēng)力機(jī)實際得到的有用功率，風(fēng)輪獲得的氣動扭矩）2、傳動系統(tǒng)模型的建立:本實驗在分析傳動系統(tǒng)機(jī)理的基礎(chǔ)上，建立系統(tǒng)的剛性軸模
5、型。剛性軸模型認(rèn)為傳動系統(tǒng)是剛性的，即低速軸，增速齒輪箱傳動軸，高速軸都是剛性的。忽略風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)部分的傳動阻尼，最后可得傳動系統(tǒng)的簡化運(yùn)動方程為：(3-1)其中：..為風(fēng)輪轉(zhuǎn)動慣量，單位；n為傳動比；為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量，單位；為發(fā)電機(jī)的反轉(zhuǎn)矩，單位。并且：（3-2）為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位rad/s。傳動系統(tǒng)仿真模塊4、發(fā)電機(jī)模型的建立：本實驗只建立發(fā)電機(jī)的模型，而忽略變頻裝置。發(fā)電機(jī)的反扭矩方程為：（4-1）（4-2）其中：為發(fā)電機(jī)極對數(shù)；為相數(shù)；為電壓；為修正系數(shù);為發(fā)電機(jī)的當(dāng)量轉(zhuǎn)速；為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；為發(fā)電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速；，分別為定子
6、繞組的電阻和漏抗；，分別為歸算后轉(zhuǎn)子繞組的電阻和漏抗，單位為Ω。..發(fā)電機(jī)反扭矩仿真模塊4、所有模塊鏈接四、實驗結(jié)果與分析：1、風(fēng)速仿真結(jié)果..基本風(fēng)速陣風(fēng)風(fēng)速漸變風(fēng)速隨機(jī)噪聲風(fēng)速總的風(fēng)速模型..2、風(fēng)力機(jī)仿真結(jié)果仿真波形的仿真波形的仿真波形3、傳動系統(tǒng)仿真結(jié)果的仿真波形..2、發(fā)電機(jī)仿真結(jié)果U1仿真波形WG仿真波形Te的仿真波形3、風(fēng)力機(jī)組模型仿真結(jié)果W的仿真波形風(fēng)速、輸出功率波形都在上面給出波形了，這里不再給出。4、結(jié)果分析（1）由上圖可知系統(tǒng)輸出的功率波形與輸入的風(fēng)速有關(guān)，由于系統(tǒng)中存在噪聲所以輸出地功率存在很大的噪聲，風(fēng)輪機(jī)
7、和發(fā)電機(jī)的輸出功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定輸出功率。（2）輸出地角速度在一段時間后趨于穩(wěn)定狀態(tài)。角速度沒有太大的沖擊變化，對硬件機(jī)器的損壞很小。..（3）功率系數(shù)圖可以看出，風(fēng)能利用系數(shù)比較低，基本運(yùn)行在0.35以下，必會造成風(fēng)能的極大浪費(fèi)。（4）風(fēng)輪轉(zhuǎn)速基本一直運(yùn)行在0.9rad/s以下，而文章的風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速為19.8r/min，即2.0724rad/s。在此種情況下，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于額定轉(zhuǎn)速，從而必定導(dǎo)致發(fā)電量不足，發(fā)電效率低下。五、實驗心得通過本次的學(xué)習(xí)對風(fēng)機(jī)發(fā)電機(jī)有利一定的了解，風(fēng)力發(fā)電的優(yōu)勢不需要燃料、不占耕地、沒有污染，運(yùn)行成本低。
8、；風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景非常廣闊，為風(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。我國風(fēng)能資源十分豐富，它是一種干凈的可再生能源；風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景非常廣闊，其優(yōu)缺點在于:它的優(yōu)勢不需要燃料、不占耕地、沒有污染，運(yùn)行成本低,我國風(fēng)力
