毕业论文---风力发电系统控制模型的建立和仿真

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1、XX 本科毕业设计说明书 1 引 言 随着世界工业化进程的不断加快，使得能源消耗逐渐增加，全球工业有害物质的 排放量与日俱增，从而造成气候异常、灾害增多、恶性疾病的多发，因此，能源和环 境问题成为当今世界所面临的两大重要课题。 由能源问题引发的危机以及日益突出的 环境问题， 使人们认识到开发清洁的可再生能源是保护生态环境和可持续发展的客观 需要。可以说，对风力发电的研究和进行这方面的毕业设计对我们从事风力发电事业 的同学是有着十分重大的理论和现实意义的，也是十分有必要的。 风力发电起源于 20 世纪 70 年代，技术成熟于 80 年代，自 90 年代以来风力发电 进入了大发展阶段。随着风力发电

2、容量的不断增大，控制方式从基本单一的定桨距失 速控制向全桨叶变距控制和变速控制发展。 前人在风轮机的空气动力学原理和能量转 换原理的基础上,系统分析了定桨距风力发电机组、变桨距风力发电机组、变速风力 发电机组的基本控制要求和控制策略， 并对并网型风力发电机组的变桨距控制技术进 行了一定的研究。 变桨距风力发电机组的主要控制是在起动时对风轮转速的控制和并 网后对输入功率的控制。通过变距控制可以根据风速来调整桨叶节距角，以满足发电 机起动与系统输出功率稳定的双重要求。但由于对运行工况的认识不足，对变桨距控 制系统的设计不能满足风力发电机组正常运行的要求， 更达不到优化功率曲线和稳定 功率输出的要求

3、。 本篇论文主要介绍了风力发电机组的基本控制要求和控制策略,在变桨距风力发 电机组控制系统仿真方面作了初步的探究和研究。 通过控制系统保持了风力发电机组 的安全可靠运行，并实现了稳定机组输出功率和优化功率曲线的控制功能。利用控制 系统使风力发电系统在规定的时间内不出故障或少出故障， 并在出故障之后能够以最 快的速度修复系统使之恢复正常工作。 本篇论文主要是通过 PSCAD/EMTDC 仿真软件， 建立风力发电系统控制模型以及完 整的风力发电样例系统模型，对自建的风力发电系统控制模型进行仿真分析，利用运 行模块进行 EMTDC 模拟计算，验证风力发电系统控制模型的可用性，并且通过单曲线 绘图对模

4、拟结果进行分析， 并利用多曲线绘图模块产生可直接用于研究报告的模拟结 果图形。 本文在编写过程中，受到栗文义老师的大力支持和精心指导，在此表示衷心的感 谢。 风力发电技术和 PSCAD/EMTDC 仿真等的相关知识对我们来讲都是平时很少接触 XX 本科毕业设计说明书 2 和涉及的，而且，这些学科中的很多东西都是较为前沿的。由于本人的理论水平及实 践经验所限、编写时间仓促，书中错误疏漏之处难免，敬请老师不咎指正。 田 敏 2006 年 6 月 XX 本科毕业设计说明书 3 第一章 风力发电系统的基本原理 1.1 风力发电的基本原理 1.1.1 风力发电的基本原理 风能具有一定的动能，通过风轮机将风能转化为机械能，拖动发电机发电。风力 发电的原理是利用风带动风车叶片旋转， 再通过增速器将旋转的速度提高来促使发电 机发电的。依据目前的风车技术，大约 3m/s 的微风速度便可以开始发电。风力发电 的原理说起来非常简单，最简单的风力发电机可由叶片和发电机两部分构成如图 1-1 所示。空气流动的动能作用在叶轮上，将动能转换成机械能，从而推动片叶旋转，如 果将叶轮的转轴与发电机的转轴相连