基于Simulink的风电机组控制系统设计与仿真.doc

华北电力大学本科毕业设计（论文）

毕业设计(论文)

题目基于Simulink的风电机组控制系统设计与仿真

院系机械工程系专业班级学生姓名指导教师

二〇一六年六月
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基于Simulink的风力发电组控制系统的设计与仿真
摘要
现如今全球人口不断增长而且经济发展对能源需求的增加，传统能源的使用导致能源短缺和环境问题日益严重[1]。而化石性能源的稀缺性和不可再生性使其价格日益上涨，并且化石能源燃烧产生有害气体，污染环境、危害人体健康、导致全球变暖[2]。风能是一种可再生能源，风力发电技术是可再生能源开发中技术成熟程度、规模化开发程度、商业化程度最高的发电方式。风能是清洁无污染的可再生能源，而且风能资源分布广泛，总量十分可观。全球可利用的风能约为MW，比地球上可开发的水能总量大10倍，风能将成为21世纪的主要能源之一[3]。
本文主要介绍了风力发电的主要原理，简单介绍了风力发电机的气动和机械系统模型，最后着重介绍双馈风力发电机组的原理以及建模。由于使用MATLAB/Simulink的建模方式，本文还介绍了Simulink的建模方式，以及简要介绍在Simulink环境下对双馈异步风力发电机控制系统的建模过程，对建模过程中需要对控制系统参数的设定进行介绍。
最后将双馈风力发电机的仿真系统进行仿真设计，得到对应电网与风力机的相关输出特性，还有风力机转矩与风速的关系图。观察风力机在不同工作状态下的风速与转矩特征。仿真的结果证明，对双馈风力发电机组控制系统仿真是比较符合实际的，仿真结果具有实际指导意义。
关键词：风力机、双馈发电机、控制系统、Simulink、仿真

SimulationofthewindturbinecontrolsystembasedonSimulink
Abstract
Astheglobalpopulationgrowthandeconomicdevelopmentontheincreaseofenergydemand,theuseoftraditionalenergyisfacingincreasinglysevereenergyshortageandenvironmentalissues.Forfossilenergyisscarcityandirrefragable，thesereasonmakeitspricerising,andfossilfuelcombustionproducesharmfulgas,pollutetheenvironment,endangerhumanbodyhealth,andleadtoglobalwarming.Windenergyisakindofrenewableenergy,andwindpowerisrenewableenergywithtechnologymaturity,scaledevelopmentdegree,inmostwaysofpowergeneration.Windenergyisacleanpollution-freerenewableenergyandwindenergyresourcesarewidelydistributed,theamountisveryconsiderable.GlobaluseofwindpowerisaboutMW,largerthantheamountofwateronearthcandevelop10times,windpowerwillbecomeoneofthemainenergyinthe21stcentury.
Windpowerismainlyintroducedinthispaper,themainprincipleofsimpleintroducedthepneumaticandmechanicalsystemmodelofwindturbine,inthebackwithemphasisontheprincipleofthedouble-fedinductionwindgeneratorandmodeling.DuetotheuseofMATLAB/Simulinkmodelingmethod,thispaperalsointroducedtheSimulinkmodeling,aswellasabriefintroductiontoinSimulinkenvironmentofdoubly-fedasynchronouswindturbinecontrolsystemmodelingprocess,tobeusedintheprocessofmodelingelementsarebrieflyintroduced。