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摘 要

随着工业的进步和发展，我们面临越来越严重的环境问题和能源问题，使得人们把目光转移到可再生能源上，越来越多的新能源被更为广泛的研究和利用。相对于传统的能源给环境造成的污染问题，风能对环境没有污染。风能作为一种无污染的可再生能源，受到了很多人们的关注。由于风能的无污染和可再生，使得风力发电在新能源中更具有开发前景。并在电力系统受越来越受到欢迎和重视。

本文的主要内容是利用matlab对风力发电系统进行建模与仿真。尤其着重讲了风机发电机的原理，并对其进行了仿真分析。然后对风力发电的模型进行了总结，分析了模型的特点，发现了其中存在的问题和欠缺，为以后的风力发电的建模和仿真提供了可以借鉴的地方。

关键词：风力发电；建模；仿真；matlab

Modeling and simulation of wind power system

Abstract

With the progress and development of industry, we are facing more and more serious environmental problems and energy problems, making people turn their attention to renewable energy, and more and more new energy is widely studied and used. Compared with the pollution caused by traditional energy, wind energy has no environmental pollution. Wind energy, as a kind of pollution-free renewable energy, has attracted a lot of attention. Because wind energy is pollution-free and renewable, it has a bright future in the development of new energy. And in the power system is more and more popular and attention.

The main content of this paper is the use of matlab for wind power generation system modeling and simulation. Especially, the principle of fan generator is emphasized, and its simulation is analyzed. Then the model of wind power generation is summarized, the characteristics of the model are analyzed, and the existing problems and deficiencies are found, which can provide reference for the modeling and simulation of wind power generation in the future.

keywords: wind power generation; Modeling; The simulation; matlab

目录

第一章 绪论 1

1.1 课题的背景 1

1.2国外，国内风力发电的现状 1

1.3 研究课题的意义 3

1.4课题研究的基本内容 3

第二章 风力发电系统的原理及结构 5

2.1风力发电系统的基本原理 5

2.2介绍风力发电机结构图 5

2.3风轮机的理论 6

2.4直驱风力发电主要拓扑结构 6

第三章 介绍永磁同步发电机 9

3.1永磁同步发电机的原理 9

3.1.1同步电机 9

3.1.2同步电机的工作原理 9

3.2永磁同步发电机的矢量控制方法 10

第四章 风力发电系统的建模 12

4.1 风速及数学模型 12

4.2风力机理论及模型 15

4.2.1数学模型 15

4.2.2风力机的输出功率特性 17

第五章 仿真实验 18

5.1仿真模型 18

5.2 本章小结 20

致谢 22

参考文献 23

第一章 绪论

1.1 课题的背景

当今，人们面临越来越严重的能源不足问题和污染问题，这两大问题的存在已经不知不觉影响了人们的生活。对此，开发和使用新能源在我们的生活中已经变得十分重要。虽然，已经有很多新能源投入使用，污染问题还是十分严重。风能，是一种长久可持续使用的新能源，所以对风能的进一步开发和利用有着不可取代的意义。目前来看，各个国家对风能的开发和利用都十分重视，及有效的控制使得风能最大程度上被利用起来已经成为研究内容的重中之重。我国的风能来源不稳定，不能将风能最大程度的利用已经成为需要解决的问题，相对水火电来说，差距巨大，，所以风力发电系统的变速恒频问题很有研究价值。

生活中,风能作为一种可再生的无污染能源，既有利于环保,又可以缓解当下能源危机和污染问题。将风能广泛的使用，利用率达到最大化收到了很大的关注。风力发电的产业相对于其他新型产业发展十分迅速。目前，异步发电机在并网风力发电系统中受到了很大的应用，但是，应用效率不是很高，可靠性也偏低。由于直驱式风力发电可以提升效率，提高稳定性，实现风能的最大化利用。因此，人们开始了对直驱式风力发电的研究。

随着工业生产的进步与发展，我们日益面临着环境问题和能源危机，迫使人们不得不把目光转向可在生能源。三大化学燃料已经造成酸雨和气候异常等影响，使环境的承受力达到饱和状态。而风力发电这种清洁能源，对气候和环境的影响则是十分微小，具有较为明显的环境友好特性。相对于传统能源发电，新能源的风力发电发电的比例正逐步上升，并且电力系统受越来越受到欢迎和重视。

随着电力工业的飞速发展和对供电的需求，利用新能源发电日益受到人们的关注。比如：太阳能，地热能，海洋能，生物质能等；但是风能是其中是清洁的可再生能源，而且风力发电是新能源中最具有开发价值，技术最全面化，最具有发展前景的能源。本次选题正是了解到发电系统的新趋势和国家节能减排的计划，减少化学燃料的使用以及保护环境的目的。研究这个课题也可以深入的了解风力发电这个系统，并且熟悉一些建模仿真的实现方法，掌握一种仿真软件并且较好的应用。

1.2国外，国内风力发电的现状

国外：

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