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基于matlab的风力发电机组的建模与仿真VIP免费

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实验一:风力发电机组的建模与仿真姓名:学号:一、实验目标:1.能够对风力发电机组的系统结构有深入的了解。2.能熟练的利用MATLAB软件进行模块的搭建以及仿真。3.对仿真结果进行研究并找出最优控制策略。二、实验类容:对风速模型、风力机模型、传动模型和发电机模型建模,并研究各自控制方法及控制策略;如对风力发电基本系统,包括风速、风轮、传动系统、各种发电机的数学模型进行全面分析,探索风力发电系统各个部风最通用的模型、包括了可供电网分析的各系统的简单数学模型,对各个数学模型,应用MATLAB软件进行了仿真。三、实验原理:风力发电系统的模型主要包括风速模型、传动系统模型、发电机模型和变桨距模型,下文将从以上几方面进行研究。1、风速的设计自然风是风力发电系统能量的来源,其在流动过程中,速度和方向是不断变化的,具有很强的随机性和突变性。本文不考虑风向问题,仅从其变化特点出发,着重描述其随机性和间歇性,认为其时空模型由以下四种成分构成:基本风速、阵风风速、渐变风速和噪声风速。即模拟风速的模型为:V=+++(1-1)(1).基本风=8m/sStepScope基本风仿真模块(2)阵风风速(1-2)式中:(1-3)t为时间,单位s;T为阵风的周期,单位s;,为阵风风速,单位m/s;为阵风开始时间,单位s;为阵风的最大值,单位m/s。Step1StepScope1ProductANDLogicalOperatorf(u)Fcn3ConstantClock本例中,阵风开始时间为3秒,阵风终止时间为9秒,阵风周期为6秒,阵风最大值为6m/s。(3)渐变风速渐变风用来描述风速缓慢变化的特点,其具体数学公式如下:(1-4)式中:(1-5)为渐变风开始时间,单位s;为渐变风终止时间,单位s;,为不同时刻渐变风风速,单位m/s;为渐变风的最大值,单位m/s。Step4Step3Scope3Product1ANDLogicalOperatorf(u)Fcn110Constant1Clock1(4)噪声风速选择一个随机噪声模块就可以(5)风速V=+++1Out1Step4Step3Step2Step1StepScope2Scope1ScopeRandomNumberProduct1ProductANDLogicalOperator1ANDLogicalOperatorf(u)Fcn1f(u)Fcn10Constant13ConstantClock1ClockAdd2、风力机模型的建立风力机从自然风中所索取的能量是有限的,其功率损失部分可以解释为留在尾流中的旋转动能。能量的转化将导致功率的下降,它随所采用的风力机和发电机的型式而异,因此,风力机的实际风能利用系数<0.593。风力机实际得到的有用功率为:(2-1)而风轮获得的气动扭矩为:(2-2)其中:表示有用功率,单位为w;表示空气密度,单位为Kg/m;R表示风轮转动半径,单位为m;表示风速,单位为m/s;表示风能利用系数;表示气动转矩系数;并且有:(2-3)(2-4)称为叶尖速比;为风轮角速度,单位为rad/s。(1)的搭建1CpsinTrigonometricFunctionSubtract3Subtract2Subtract1SubtractProduct4Product3Product2Product1ProductDivide15Constant60.3Constant5piConstant43Constant30.00184Constant20.44Constant10.0167Constant|u|Abs2In21In1(2)风力机的搭建(包含风力机实际得到的有用功率,风轮获得的气动扭矩)3w12Tr1PsIn1In2CpSubsystemScope3Product4Product3Product1Product1uu21u1uuv0.5.*piGain10.5Constant331.2236Constant138.5Constant3b2W1Vw3、传动系统模型的建立:本实验在分析传动系统机理的基础上,建立系统的刚性轴模型。刚性轴模型认为传动系统是刚性的,即低速轴,增速齿轮箱传动轴,高速轴都是刚性的。忽略风轮和发电机部分的传动阻尼,最后可得传动系统的简化运动方程为:(3-1)其中:为风轮转动惯量,单位;n为传动比;为发电机转动惯量,单位;为发电机的反转矩,单位。并且:(3-2)为发电机转速,单位rad/s。1WrSubtractProductu21sIntegrator-K-GainDivide97.5Constant375.76Constant23.2753*10^6Constant1Add2Te1Tr传动系统仿真模块4、发电机模型的建立:本实验只建立发电机的模型,而忽略变频装置。发电机的反扭矩方程为:(4-1)(4-2)其中:为发电机极对数;为相数;为电压;为修正系数;为发电机的当量转速;为发电机转子转速;为发电机的同步转速;,分别为定子绕组的电阻和漏抗;,分别为归算后转子绕组的电阻和漏抗,单位为Ω。x2'1Te0.03692x11...

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