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1、. . 山东农业大学毕 业 论 文组合风速与风力机功率的Matlab仿真分析院 部 机械与电子工程学院专业班级 电气工程及其自动化3班 届 次 2015届 学生姓名 张爰栋 学 号 20110795 指导教师 张传洋 副教授 二一五年六月一日装订线. . . 26目 录摘要IAbstractII引言11 风力发电技术综述11.1 选题背景与意义11.2 风力发电技术发展历史与现状21.2.1 风力发电的发展历史21.2.2 风力发电技术发展状况41.2.3风电国外现状41.2.4 风电国内现状61.3 风力发电机组类别61.3.1 双馈式风力发电机组71.3.2 直驱式永磁风力发电机组71.4
2、双馈变速恒频风力发电机组71.4.1 双馈变速恒频风力发电机组结构71.4.2 双馈变速恒频风电机原理81.5系统仿真技术的发展现状92 风速模型与仿真92.1 单一风速模型与仿真92.1.1 基本风速92.1.2 阵风风速102.1.3 渐变风速122.1.4 随机风速142.2 组合风速模型与仿真153 风力机模型与仿真163.1 风力机及其模型163.1.1 理想风力机的功率输出163.1.2 实际风力机的功率输出173.1.3 实际风力机功率输出模型183.2 风力机仿真结果分析204 结论与展望20参考文献22致 谢23附录24ContentsAbstractIIIntroducti
3、on11 Summarization of the wind turbine11.1 Background and Significance11.2 The history and present situation of wind power development21.2.1 History of the wind turbine21.2.2 Wind power technology development41.2.3 Wind power abroad41.2.4 Domestic current situation of the wind turbine61.3 Species of
4、 the wind turbine61.3.1 Doubly-fed wind turbine71.3.2 Direct drive permanent wind turbine71.4 Variable speed wind turbine71.4.1 Construction of variable speed wind turbine71.4.2 Theory of variable speed wind turbine81.5 Current situation of the simulation92 wind model and simulation92.1 Single wind
5、model and simulation92.1.1 Basic wind speed92.1.2 Gust wind speed102.1.3 Gradient wind speed122.1.4 Random wind speed142.2 Combination of wind speed153 Wind turbine model and simulation163.1 Wind turbine model163.1.1 Power output of the ideal wind turbine163.1.2 Power output of the actual wind turbi
6、ne173.1.3 Actual wind turbine model183.2 Analysis simulation of the wind turbine204 Conclution and prospection20References22Thanks23Appendix24组合风速与风力机功率的Matlab仿真分析张爰栋 （山东农业大学 机械与电子工程学院 泰安 271018）摘要：风力发电机是风力发电过程中最为重要的成分之一，是完成风力发电过程中必不可少的成分。现实中，大自然的风速不断的随机变化，风力机组也就要面临着多种随机变化的工作情况。因此风力机建模与仿真对风电机组整体的研究分
7、析起着至关重要的作用。本论文主要针对风力发电系统中随机变化的自然风及风力机通过matlab进行了数学模型的搭建。并运用Matlab软件中的Simulink环境下分别进行模拟现实来得到仿真图形，而后对各个仿真图像采取系统分析，进而把组合风速作为发电系统中风力机的输入在Matlab软件的Simulink环境下再次仿真，通过研究仿真结果可以知道的风力发电机组运行功率的实际情况，从而在现实中更好的实现风力发电。关键词：基本风速 阵风风速 渐变风速 随机风速 组合风速 风力机模型Combination of wind speed and wind turbine power based on Matla
8、b simulation analysisYuandong Zhang(Mechanical & Electrical Engineering College of Shandong Agricultural University, Taian, Shandong 271018)Abstract Wind turbines is one of the most important component of wind power ,wind power is to realize the essential ingredients. Reality, continuous stochastic
9、nature of wind speed, wind turbine will also face a variety of random variation work. Therefore the modeling and simulation of wind turbines overall analysis plays an important role. This thesis mainly aiming at random changes in wind power generation system of natural wind and wind turbine through
10、matlab mathematical modeling. And using Simulink environment of Matlab software to simulate reality respectively to get the simulation, and then to system analysis, the simulation results and the combination of wind speed as the wind turbine in the power system input to the simulation in Matlab/Simu
11、link environment, through the study of wind turbine simulation results can know the actual situation of operation power.Key Words: Basic wind speed; Gust wind speed; Gradient wind speed; Random wind speed; Combination of wind speed; Wind turbine model引言当今社会，世界经济快速增长，随之越来越多的企业产生并随之壮大，人民的生活水平也不断的进步，伴随
12、着生活水平的提高必定造成人们的生产生活所用电量也不断增长。目前世界上有多种发电方式，我们比较熟悉的是火力发电跟水力发电，当然还有太阳能与核发电这几种。对比这些的发电形式，风力发电是使用风能，风能是大自然的产物是可再生的资源，对比火电与核电来说环境效益好，永不枯竭。除此之外，依靠燃料发电会向大气排放大量的温室气体，导致全球气候变暖，上世纪70年代，人们已经开始认识到化石能源发电给社会带来的不良影响，再加上化石能源危机，因此为了解决环境问题，缓解能源危机，造福子孙后代，人们开始迫切的寻求其他的方式来代替化石燃料，其中利用可再生能源风能的风力发电技术较为成熟、可行性相对较高，因此，风力发电逐渐备受世
13、界各国的重视。1 风力发电技术综述1.1 选题背景与意义我们都知道，风能不同于其他能源，它具有永不枯竭的优点。风力发电机采取的原理是把庞大的风力资源转化为电能来供人们利用。据材料记录人类从很早就已经使用风能来提供动力，驱动帆船是最早对风能的利用，从公元前5000年人们通过风力驱动航船沿着尼罗河逆流而上，到公元1000年维京人开始利用风能来对大西洋进行开发利用。风能比较其余能源具备较为显著的优势，再者风能具有较高的经济可行性和相对较为成熟的技术,凭借着这一优点风能立即跻身世界新能源领域的焦点，并被利用在发电上，我们称之为风力发电。1992年的世界环境与发展大会重点强调了可再生能源的开发及利用对环
14、境与社会发展具有深远的意义,这一主题迅速在世界各国达成共识。可见开发利用新能源对每个国家都是十分迫切需要的。风能的开发与利用对电力工业进行了重新塑造,给面临着能源危机的电力工业带来了转机，也为能源危机带来了新的福音。风力发电技术的应用从八十年代中期以来受到普遍重视,随着科学技术的不断突飞猛进,尤其是是尖端航天技术、空气动力学和大功率电力电子技术逐渐应用于新型风力发电机组的开发与研制中,使风力发电迅速发展起来。我国人口众多，而化石能源特别是煤炭和石油的严重不足,生产量远远满足不了人们的需求，随着时间的推移，能源的消耗逐渐增加，同时由于煤炭、石油的大量使用，中国也成为重要的石油的进口国之一,并且进口石油的数量逐年上升,对国际能源市场的依赖性也越来越大。下图是从2000年到2012年我国石油可供量、石油生产量、石油进口量的数据。表1-1石油可供、生产、进口量时间石油可供量（万吨）石油生产量（万吨）进口石油量（万吨）201257864.720747.833088.8201145659.220287.631593.6201044187.420301.429437.2200938462.818949.025642.4200837318.819044.0
