风力机模拟的仿真研究

论文总字数：16667字

摘 要

作为未来的一种不可或缺的能源，风能已经开始慢慢走进千家万户。在人们的生活，生产，工作中已经休戚相关。在目前“谈霾色变”的大背景下，国家也越来越重视风能资源的开发，连续发布了多项关于新能源的政策，体现了国家对于风能等新能源推广的决心。

但是，由于地区发展不平衡、基础设施建设尚不完善等问题也很突出，风能还是处在举步维艰的阶段，据不完全的调查，目前，我国石油对外依存度达到60%左右，煤炭占一次能源消费的70%左右，虽然后期占比将出现下滑，但仍处于高位水平。所以，对风能的考验也是十分严峻。当然，随着时间的推移，矿产开发的枯竭，风能一定会成为一只强有力的生力军，站上世界能源的舞台，为世界各国人民带来大量的财富与便利。

关键词：风力机模拟；直流电机；MATLAB仿真。

ABSTRACT

As an indispensable energy for the future, wind energy has begun to slowly into millions of households. Production in people"s life, work has been bound together in a common cause. In the context of the current on the pale haze ", countries pay more and more attention to the development of wind energy resources, for release of a number of new energy policy, reflecting the state for the determination of wind power and other new energy promotion.

However, due to problems such as unbalanced regional development, infrastructure construction is still not perfect is also very prominent, wind energy is still in a difficult stage, according to incomplete survey, at present, China"s oil dependence on foreign degree reached 60%, coal accounts for about 70% of energy consumption in a, while the latter accounted for the ratio will decline, but still in the high level. Therefore, the test of wind energy is also very grim. , of course, with the passage of time, the depletion of mineral development, wind will become a powerful force in the, stand energy on the world stage, bring great wealth and convenience for the people all over the world.

Key words: Wind turbine simulation; DC motor; MATLAB simulation.

目录

第一章 绪论 1

1.1 风能的研究意义 1

1.2 国内外风力发电发展情况 1

1.3 风力发电模拟系统技术现状 2

1.4 本文的研究内容 3

第二章 风力机特性的原理及方法 4

2.1 风能的贝兹理论 4

2.2 变速恒频风力发电机组的运行区域 4

2.3 风力机的特性 5

2.4 风力机的最大风能捕获控制 6

2.5 本章小结 7

第三章 风力机模拟的选择 8

3.1 基于直流电机的风力机简单介绍 8

3.2 基于异步电机的风力机简单介绍 9

3.3 直流电机与异步电机的比较与选择 10

第四章 基于直流电机的风力系统仿真研究 11

4.1 风力机模拟系统的matlab仿真 11

4.1.1 建立仿真模型 11

4.1.2 仿真波形与分析 12

4.2 本章小结 13

第五章 全文总结 14

致谢 15

参考文献 16

第一章 绪论

1.1 风能的研究意义

通过空气的流动而产生的能量称风能。空气的运动速度越大，风能越大。风能，顾名思义就是风力所产生的能量，它是属于可再生能源的行列。风能的储藏量十分庞大，近乎无穷无尽，广泛的分布在全球的各个地方，风能极其干净并能缓和温室效应。

在公元前，我们就已经开始利用了风能。值得自豪的是，中国就是在古代历史上最早使用风能的国家之一。在公元前我们就已经开始利用风能进行生活，工作。并且由于天然气等资源的短缺，风能在古代也得到了极大的开发。在我国，宋代就出现了风车大规模运用的现象，当时使用的垂直轴风车，在今天仍有使用。在国外，2世纪左右的公元前，古波斯人已经利用它开始磨米。到了10世纪，伊斯兰人可以使用风车来进行水的调用，而在11世纪的中东，风能开始了广泛的应用。欧洲也在13世纪开始了大量的运作，并且在14世纪成为欧洲密不可分的能源。只是后来由于瓦特发明的蒸汽机，才使欧洲对风能的研发和使用慢慢变得下降。

风能作为一种携带能量较低具有不稳定因素的能源，我们研发风能时就必须考虑此种问题。顾名思义，风力机就是将风能转换为我们可以利用的能源的机器。在整个所运转的系统中，风力机相当于前期准备将自然界的原始风能转化为运动的机械能，而发电机就相当于中转站，将来自风轮转动获得的能量转化为电能，由此可以发现风力机是风能发展不可避开的要点。不过在现今社会，直接建造风力机投入使用是不太可能的，且具有许多不确定的因素。所以出现实验室进行模拟成为了一个新的研究课题。许多有志之士就开始进行这方面的设计，模拟风力机就应运而生。它的出世标志着我们研究风能的方法变得较为容易，尤其与过往不同的是，我们可以在不同风速下模拟了解更多的数据，进而充实数据库，给分析研究提供许多原始支撑。所以说在这种大范围的情况下，模拟风力机的仿真研究是合理的，也是相关有意义的，这是一向造福人类的事业^[1]。

在20世纪70年代左右，由于石油天然气等资源的告缺，许多的能源也出现短缺以及全球环境变得越来越恶劣的情况下，风能作为新能源的一份子开始了快速的发展。作为一种可再生资源，风能了合理开发及使用，可以对用电紧张的沿海城市，偏僻落后的的贫困山区，人烟稀少的草原牧场，以及远离城镇的农村、边疆带来福音，对于人民的生活建设有着巨大意义。即便是在发达国家，风能这种高效而又干净的能源也受到了极大的开发利用^[2]。

1.2 国内外风力发电发展情况

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