10MW变速直驱型风力发电机组的建模及Matlab仿真_谭勋琼

0 引言风能是一种重要的自然资源，风能具有可再生性和无污染的特点，受到了各国的重视，风力发电代替传统发电的比例正逐渐上升。

越来越多的出现在绿色能源应用领域。

而永磁同步风力发电机组由于直接驱动，结构简单，维护成本较低等特点，成为了目前风力发电领域研究的热点，由于永磁风力发电输出的为频率和电压均变化的交流电，需要通过变流装置才能并网运行，因此通过MATLAB、simulik 来建立永磁风力发电系统的模型，以模型为研究对像，考虑合适的控制算法，从而最终得到符合并网条件的交流电。

1 风力机的数学模型风力机以风作为原动力，并将风速转化为机械能的装置。

其捕捉风能的公式为：231(,)M P P R C V ρπλβ=（1）风力机转矩为：2531(,)2MM P T C R ωλθρπλ= （2） w RVωλ=（3）(3)(.)(0.440.0167)sin 0.00184(3)150Cp πλλββλββ−=−−− −（4）传动系统数据模型为：ge m g d JT -T -B dtωω= （5）2 永磁同步发电机数学模型为了分析永磁同步方法电机的动态性能，取永磁体转自中心线为d 轴，沿转子旋转方向超前d 轴90度为q，建立d、q 轴下的数学模型。

其电压、磁链和电磁转矩方程为：电压方程： d d d d e q q q q q q e f u Ri PL i -L i u Ri PL i ωωψ=+=++ （6）式中，Ud 为电压的d 轴分量，uq 为电压的q 轴分量，id 为电流的d 轴分量，iq 为电流的q 轴分量，ld 为等效d 轴电感，R 为定子电阻。

Ld 和Lq 为等效的dq 轴电感。

磁链方程为：d d d f q q q L i L i ψψψ=+=（7）转矩方程为： e p f q T n i ψ=（8）根据上述公式可知，极对数np 是永磁电机的参数，为一常数。

忽略磁效应，永磁体的磁链为常量，如果对于定子d 轴电流控制，使其为0，对于永磁发电机来说，电磁转矩与定子电流成正比关系，可以通过iq 来调节转矩，对电机转速调节可使得系统在最佳叶尖速比下运行，实现最大风能捕获。

直驱永磁同步风力发电机组建模与仿真作者：王旭峰来源：《科技视界》 2015年第1期王旭峰（安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽淮南 232001）【摘要】本文针对兆瓦级的永磁直驱同步风电机组（D-PMSG）多运行于并网发电状态，在DIgSILENT/PowerFactory仿真软件中搭建了基于双PWM全功率变流器的D-PMSG并网仿真模型；阐述了系统的运行原理，对机侧和网侧的变流器的控制策略进行了详细的分析，该系统能够实现风能最大功率追踪以及并网控制，仿真结果验证了所建模型的正确性和控制策略的可行性。

【关键词】风力发电；永磁直驱同步发电机；双PWM变换器；并网；DIgSILENT/PowerFactory作者简介：王旭峰（1992.05—），男，汉族，安徽天长人，硕士研究生，安徽理工大学电气与信息工程学院，主要研究方向为风力发电并网。

0引言目前，大规模风电场大多采用双馈异步发电机，但其存在很多缺陷。

特别在低电压穿越能力方面，因为双馈机的定子直接与电网相连，当电网发生故障或电压出现波动时会对发电机的正常运行产生很大影响。

永磁直驱同步风力发电机（permanent magnet synchronous generator, PMSG）因其没有故障率较高的齿轮传动，噪音小以及维护成本低等独特优势，已经成为风力发电领域重要研究方向。

直驱式永磁同步风电机组需经过全功率变流器才能接入电网，目前应用最多的是“AC-DC-AC”变流方式，其中采用背靠背四象限电压源型变流器的联网方式由于控制灵活而越来越受到重视。

1永磁同步风电机组结构该直驱永磁风力系统主要采用双PWM背靠背方案，其结构如图1所示。

永磁同步发电机定子通过背靠背变流器和电网连接，能够实现网侧的独立控制，并把电网不对称故障的影响最大限度的控制在网侧。

机侧PWM变流器的主要作用是控制风力发电机的运行，并实现最大风能跟踪。

网侧PWM变流器的主要作用是提供稳定的直流母线电压，并实现网侧的单位功率因数控制。

大型变速恒频风力发电机组建模与仿真一、本文概述随着全球能源需求的日益增长，以及环保和可持续发展理念的深入人心，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，正受到越来越多的关注。

大型变速恒频风力发电机组作为风力发电的核心设备，其性能直接影响到风电场的运行效率和经济效益。

因此，对大型变速恒频风力发电机组进行建模与仿真研究，具有重要的理论价值和实践意义。

本文旨在探讨大型变速恒频风力发电机组的建模与仿真技术。

文章将介绍风力发电的基本原理和大型变速恒频风力发电机组的基本结构。

接着，重点论述数学建模的理论框架和关键模型，如空气动力学模型、机械动力学模型、电力电子转换模型等。

在此基础上，将讨论仿真方法和技术，包括系统仿真、控制算法仿真以及性能评估等方面。

通过具体案例分析，展示建模与仿真技术在大型变速恒频风力发电机组设计、优化和运行控制中的应用。

本文的研究不仅有助于深入理解大型变速恒频风力发电机组的运行机制和性能特性，也为风电场的规划、设计、运行和维护提供了有力支持。

研究成果还可为风力发电技术的发展和创新提供有益参考。

二、风力发电机组的基本原理与结构风力发电机组是利用风能转换成电能的设备，其基本原理和结构是风力发电技术的核心。

风力发电机组主要由风轮（也称为风力机或风叶）、齿轮增速箱、发电机、偏航系统、塔架、控制系统等部分组成。

风轮是风力发电机组的核心部件，它由一组或多组风叶组成，通常呈水平轴或垂直轴布置。

当风吹过风叶时，风叶受到风力的作用开始旋转，将风能转化为风轮的机械能。

风轮旋转的速度与风速成正比，但由于风速的不稳定性，需要通过齿轮增速箱将风轮的旋转速度提高到发电机可以接受的范围内。

发电机是将机械能转换为电能的设备，风力发电机组中常用的发电机主要有同步发电机和异步发电机两种。

发电机的工作原理是通过电磁感应产生电能，当风轮通过齿轮增速箱驱动发电机转子旋转时，发电机的定子中就会产生感应电动势，从而将机械能转换为电能。

变速恒频双馈风力发电系统仿真研究变速恒频风力发电双馈异步发电机双PWM型变换器1引言风力发电是利用风能的一种有效形式，受到了广泛的关注。

和常规风力发电系统相比，变速恒频双馈风力发电系统具有功率因数可调、效率高等优点，同时变换器连接在转子回路，仅处理双向流动的转差功率，不仅具有变换器体积小、重量轻、成本低的特点，更可实现机电系统的柔性连接。

本文采用DFIG功率控制来实现最大风能追踪的实施方案。

基于最大风能追踪的需要，将磁场定向矢量控制技术应用到DFIG运行控制上，形成了基于定子磁链定向的DFIG有功、无功功率解耦控制策略；采用双PWM型变换器作为转子的励磁电源，基于电网电压定向矢量控制技术，实现了网侧变换器交流侧单位功率因数控制和直流环节电压控制。

在建立双馈风力发电系统仿真模型基础上，对整个系统进行了仿真分析，验证了该方案的正确性和可行性。

2 变速恒频双馈风力发电机的运行原理双馈型异步发电机（DFIG）采用绕线转子感应发电机，定子直接接电网，在转子侧施加交流励磁来控制发电机的转矩。

由DFIG实现的交流励磁，可以通过调节励磁电流的幅值、频率和相位实现灵活的控制；改变转子励磁电流的频率，DFIG可以实现变速恒频控制；改变转子励磁电流的相位，可以调节有功功率和无功功率[1][2]。

本文采用双PWM变换器作为DFIG转子励磁电源系统，如图1所示。

两个三相电压源型PWM 全桥变换器采用直流链连接，靠中间的滤波电容稳定直流母线电压。

转子侧变换器向DFIG的转子绕组馈入所需的励磁电流，实现DFIG的矢量控制及输出解耦的有功功率和无功功率进而实现可逆运行。

网侧变换器在实现能量双向流的同时，控制着直流母线电压的稳定，以及对网侧的功率因数进行调节。

图1 变速恒频双馈风力发电系统框图3双馈异步发电机的数学模型为了实现双馈电机的高性能控制，采用磁链定向的矢量变换技术，通过坐标变换和磁链定向，将DFIG定子电流分解成相互解耦的有功分量和无功分量分别控制，从而实现有功功率和无功功率的解耦控制。

基于Matlab的大型兆瓦级风电机脉动风速时程数值模拟曹玉生;包格日乐图【摘要】Take the large scale megawatt wind turbine's structure in the western region of Inner Mongolia for example , this paper simulates the fluctuating wind velocity time series of large scale megawatt wind turbine using the Harmony Superposition method , considering the characteristics of the wind turbine shape and the fluctuating wind spectrume including blade -tower interaction .Comparing target spectrum and calculation spectrum, it can be confirm the feasibility of this method .Finally, it can be simulate the tower or large-span structure using the result of fluctuating wind velocity time series for further research .%本文旨在模拟西部内陆地区大型兆瓦级风机所受风荷载的脉动风速成分，基于风机结构自身在风荷载作用下各质点具有空间相干性的基本性质，依据风机整体结构的体型特征和脉动风功率谱特性，利用谐波叠加法对风机结构所处的随机风场的脉动风速时程进行数值模拟，通过对比计算谱与目标谱的齿合程度，确认该方法的切实可行性，为模拟高耸结构及大跨度结构在长时间随机风荷载作用下的动力时程响应提供了可靠适用的随机风荷载时程数据。

（ 2009 届）毕业设计（论文）题目：风力发电系统的建模与仿真学院：嘉兴学院专业：电气工程及其自动化班级：电气091学号：***********姓名：******指导教师：*******教务处制年月日诚信声明我声明，所呈交的论文是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得＿＿＿＿＿＿或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

我承诺，论文中的所有内容均真实、可信。

论文作者签名：签名日期：年月日授权声明学校有权保留送论文交的原件，允许论文被查阅和借阅，学校可以公布论文的全部或部分内容，可以影印、缩印或其他复制手段保存论文，学校必须严格按照授权对论文进行处理，不得超越授权对论文进行任意处置。

论文作者签名：签名日期：年月日风力发电系统的建模与仿真摘要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，在定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MATLAB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，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。

关键词：风力发电系统；建模；仿真Modeling and simulation of the wind power systemABSTRACTThis paper mainly introduced the basic control requirements and control strategy of wind generating set, the fixed pitch wind turbine control system simulation has made a preliminary exploration and research. Through the control system to keep the safe and reliable operation of wind turbine, and realizes stable output power generating unit and the optimization of the control function of the power curve. Use control system to make wind power system within the prescribed period of time is not out of order or less out of order, and when failed it will repair with the quickest speed system to resume normal work.This paper mainly using the MATLAB simulation software, wind power system control model is established and the complete sample wind power generation system model, to build the control model for the simulation analysis, to verify the usability of the wind power system control model, and carries on the analysis to the simulation result through single curve drawing, and use the curve plotting module generates a graphics can be directly used in the simulation results of the study.Keywords: wind power generation system; Modeling; Simulation（ 2009 届）...........................................................我声明，所呈交的论文是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略以下是一份基于MATLAB/Simulink 的直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略：一、建模风能转化成机械能模型使用动量理论实现风能转化成机械能的公式为：Tm = 0.5 * rho * A * V^3 * Cp其中，Tm 代表风能转化成机械能；rho 表示空气密度；A 表示叶片面积；V 表示风速；Cp 表示功率系数。

机械能转化成电能模型利用如下公式将机械能转化为电能：PE = (3 / 2) Pr * we - Pc其中，PE 代表电能输出；Pr 代表额定转速；we 代表电机转速；Pc 代表电机旋转时的损耗。

直驱式永磁同步风力发电机组模型基于上述两个模型可以构建出直驱式永磁同步风力发电机组模型。

二、控制策略电流闭环控制直接对发电机组输出的电流信号进行控制，可以有效避免因转速变化而引起的电流波动，从而使得发电机组在不同负荷下都能够保持稳定运行。

转速控制通过控制电机的输出转矩来实现对风力发电机组转速的控制。

可以采用PID 控制算法，从而实现转速的闭环控制，并根据风速实时调整PID 参数。

功率最大点跟踪控制通过感知气象条件和负载变化，实时寻找发电机组的功率最大点，从而实现对风能转换的最高利用率。

可以采用极坐标控制算法或是模型预测控制算法，根据风速、发电机负载等实时数据选择使用最优控制算法。

故障检测和诊断实时监测发电机组传感器和执行器的状态，并根据预设故障模型进行异常判定和故障诊断，从而实现对风力发电机组故障及时响应。

直驱式永磁同步风力发电机组建模及其控制策略的设计，可以使得发电机组在不同气象条件下实现最高效率的电能输出，从而增加风能利用效率，减少风力发电成本。

直驱型风电机组动态建模及仿真分析随着可再生能源的发展，风电作为一种比较成熟的清洁能源形式，越来越广泛地应用于各种场合。

为了更好地控制和优化风力发电系统的性能，需要对风电机组进行动态建模及仿真分析工作。

直驱型风电机组是一种新型的风力发电机组，其动态行为与传统驱动型风电机组有所不同。

本文将以直驱型风电机组为对象，介绍其建模及仿真分析方法，并通过仿真实验验证其有效性。

首先，建立直驱型风电机组的动态数学模型是动态建模及仿真分析的基础。

直驱型风电机组的运动方程可以描述为：$J\ddot{\theta} + b\dot{\theta} = Tem - Tl$其中，$J$为转动惯量，$\theta$为转子转角，$b$为摩擦系数，$Tem$为电磁转矩，$Tl$为负载转矩。

直驱型风电机组和传统风电机组不同之处在于其电磁转矩是直接产生在转子上的，因此需要建立电磁转矩的模型，通常采用如下形式：$Tem =\frac{3}{2}P(\frac{L_{ms}}{L_{s}+L_{r}})^2i^2\sin\delta$其中，$P$为极对数，$i$为转子电流，$L_{ms}$为互感，$L_{s}$和$L_{r}$分别为定子和转子的漏感，$\delta$为电角度。

该模型应考虑到磁场饱和、非线性等因素的影响。

在建立动态数学模型的基础上，需要进行仿真分析以验证模型的有效性和性能。

仿真分析的目的是得到风电机组的动态响应和控制策略，并进行有效性和性能评估。

仿真分析的主要步骤包括仿真建模、仿真实验、仿真结果处理等。

在仿真建模过程中，应根据实际情况选取合适的仿真工具和方法。

通常采用MATLAB等软件进行动态仿真建模，以及PSCAD等软件进行电磁仿真模拟。

在模型输入、仿真条件等方面，应考虑到实际工作环境和实验条件的影响，以保证仿真结果的准确性和可靠性。

在仿真实验过程中，主要是对所建立的仿真模型进行动态响应测试和控制策略验证。

通过针对不同的工况和工作状态进行仿真实验，可以得到不同工况下的动态响应和控制策略，从而评估风电机组的有效性和性能。

实验一 ：风力发电机组的建模与仿真姓名： 学号：一、实验目标:1.能够对风力发电机组的系统结构有深入的了解。

2.能熟练的利用MATLAB 软件进行模块的搭建以及仿真。

3.对仿真结果进行研究并找出最优控制策略。

二、实验类容：对风速模型、风力机模型、传动模型和发电机模型建模，并研究各自控制方法及控制策略；如对风力发电基本系统，包括风速、风轮、传动系统、各种发电机的数学模型进行全面分析，探索风力发电系统各个部风最通用的模型、包括了可供电网分析的各系统的简单数学模型，对各个数学模型，应用 MATLAB 软件进行了仿真。

三、实验原理：风力发电系统的模型主要包括风速模型、传动系统模型、发电机模型和变桨距模型，下文将从以上几方面进行研究。

1、风速的设计自然风是风力发电系统能量的来源，其在流动过程中，速度和方向是不断变化的，具有很强的随机性和突变性。

本文不考虑风向问题，仅从其变化特点出发，着重描述其随机性和间歇性，认为其时空模型由以下四种成分构成：基本风速b V 、阵风风速 g V 、渐变风速 r V 和噪声风速 n V 。

即模拟风速的模型为：V=b V +g V +r V +n V （1-1)（1）. 基本风b V =8m/s基本风仿真模块（2）阵风风速⎪⎩⎪⎨⎧=0cos v g V g g g g g g T t t T t t t t t +>+<<<1111 (1-2)式中：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡--=)(2cos 121max cos g g g T t T t G v π (1-3) t 为时间，单位 s ；T 为阵风的周期，单位 s ；cos v ，g V 为阵风风速，单位m /s ；g t 1为阵风开始时间，单位 s ；max G 为阵风的最大值，单位 m/s 。

本例中，阵风开始时间为 3 秒，阵风终止时间为 9 秒，阵风周期为 6 秒，阵风 最大值为 6m/s 。

（3）渐变风速 r V渐变风用来描述风速缓慢变化的特点，其具体数学公式如下：⎪⎩⎪⎨⎧=00v ramp r V r r r r t t t t t t t 2211><<< (1-4)式中：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=rr rramp t t t t R v 212max 1 (1-5) r t 1为渐变风开始时间，单位 s ；r t 2为渐变风终止时间，单位 s ；r V ，ramp v 为不同时刻渐变风风速，单位 m/s ；max R 为渐变风的最大值，单位 m/s 。

直驱型风力发电机组建模H56-850直驱型感应风力发电机组模型结构如图7所示，包括风力机、齿轮箱、六相同步发电机、励磁控制器、不可控整流器、PWM 逆变器等。

风力机中风轮将风能转化为机械能，再通过风力机的转轴把机械能输入到发电机的转子轴上，经由发电机将机械能转变电能，最后通过发电机变流器控制，实现风电系统的变速恒频发电。

由于H56-850直驱型风力发电系统控制变流器系统电机侧采用不可控整流，为此须同步发电机励磁控制维持直流母线电压，同时网侧逆变器用以控制有功功率或转速实现最佳风能跟踪控制。

图7 直驱型风力发电系统2.1 风力机模型风力机用于截获流动空气所具有的动能，并将其转化为有用的机械能，再驱动发电机旋转生产电能。

由风力机的空气动力学特性可以得到，风力机的输出功率，31(,)2w w w P wP T AC v ωρλβ==（1） 叶尖速比λ为，w wRv ωλ⋅=（2）风力机的输出转矩，2331(,)2ww w P w P R T AC ωρλβωλ== （3）式中P w 为风机输出功率，ωw 为风力机转子转速，T w 为风力机输出转矩，ρ为风电场的空气密度，A=πR 2为叶片面积，C p (λ, β)为风能利用系数，β为桨距控制角，v w 为风电场风速，R 为叶片半径。

下图为Matlab/Simulink 中风力机的模块结构框图。

图8 风力机模块结构图8中风力机输入的风力机转子转速为标幺值，以风能利用系数Cp 为最大值Cpmax 时（此时桨距角β=0）的额定风速和转速为基准值，可由下式得到叶尖速比λ实际值，_max _max _1__w puCp w Cp w puww pu rated wv K v v ωλωλω==⨯ （4）风力机的风能利用系数(,)P C λβ与桨距角β和叶尖速比λ有关，可采用下式作为Cp 的近似表达式为（来源于1998年Heier 文章，系数须根据武隆的实际数据进行修正），[]{}5()16432837(2.5)e 1(2.5)1(2.5)C p C C C C C C C C λβλββ-Λ=+--++ΛΛ=-++++ （5）由于风能利用系数Cp 为最大值Cpmax 且转子转速为ωw_pu_rated 时，风力机的输出功率标幺值P w_pu_Cpmax_rated 小于1，可得风力机输出功率为，___max_3323_maxmaxw rated w pu Cp ratedw p wp w w Cp p P P P K C v C v vC ==（6）风能利用系数C p叶尖速比λ图9 风能利用系数随叶尖速比变化风能利用系数C p转速ω/puV w =7m/s 风力机出力P w /p uV w =8m/s V w =9m/sV w =10m/s V w =11m/s V w =12m/s转速ω/pu图10 风能利用系数随叶尖速比变化取C 1=0.645，C 2=116，C 3=0.4，C 4=5，C 5=21，C 6=0.00912，C 7=0.08，C 8=0.035，Cpmax=0.5，λCpmax =9.9495，v w_Cpmax =11m/s ，ωw_pu_rated =1.2pu ，P w_pu_Cpmax_rated =0.75 pu ，可得桨距角β=0时风能利用系数Cp 随叶尖速比λ变化曲线如图9所示，不同风速下Cp 和风力机出力随转速变化曲线如图10所示，可见不同风速下调节风力机转速即可双馈感应风电机组的最大功率跟踪。

基于MATLAB的风力发电系统仿真研究本文旨在介绍风力发电系统仿真研究的背景和重要性，并解释研究的目的和方法。

风力发电是一种可再生能源，具有广泛的应用前景。

通过风能转换为电能，风力发电系统为我们提供了一种环保和可持续的能源选择。

然而，在设计和运行风力发电系统时，我们需要充分了解和优化其运行模式和性能，以提高发电效率和可靠性。

仿真研究是一种有效的手段，可以模拟和分析风力发电系统的性能。

基于MATLAB的仿真研究方法可以提供准确且可靠的结果，帮助工程师和研究人员更好地理解和优化风力发电系统。

本研究的目的是通过基于MATLAB的仿真研究，深入探究风力发电系统的运行原理和特性，并分析不同因素对系统性能的影响。

通过模拟不同的工况和参数，我们可以评估系统的发电能力、效率和稳定性，并提出相应的优化策略。

研究方法将基于MATLAB软件平台，利用数学建模和计算机仿真技术，构建风力发电系统的仿真模型。

通过调整参数和输入条件，我们可以模拟不同的工作环境并进行系统性能分析。

通过本文的研究，我们将深入了解风力发电系统的运行原理，并为实际的工程设计和优化提供可靠的依据和指导。

引用1的参考文献]引用2的参考文献]引用3的参考文献]风力发电的基本原理风力发电是一种利用风能将其转化为电能的过程。

风是地球上大气层中的空气运动，而风能则是由这种空气运动所携带的动能。

风力发电利用了风的动能，通过转子将风能转化为机械能，然后再通过发电机将机械能转化为电能。

风力发电的原理方程风力发电的原理方程可以描述风能转化为机械能和电能的过程。

下面是风力发电的原理方程示意：风能 = 0.5 * 空气密度 * 受风面积 * 风速^3其中。

风能表示单位时间内风所携带的能量空气密度表示空气在单位体积内所含的质量受风面积表示受到风的装置的有效面积风速表示风的运动速度风能通过转子转化为机械能，进而转化为电能。

风力发电的转化效率可以通过以下方程表示：转化效率 = 发电机的输出电能 / 风能本文将介绍基于MATLAB的风力发电系统仿真模型的建立和模拟过程。

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)风力发电系统建模与仿真摘要：风力发电作为一种清洁的可再生能源利用方式，近年来在世界范围内获得了飞速的发展。

本文基于风力机发电建立模型，主要完成了以下工作：（1）基于风资源特点，建立了以风频、风速模型为基础的风力发电理论基础；（2）运用叶素理论，建立了变桨距风力机机理模型；（3）分析了变速恒频风力发电机的运行区域与变桨距控制的原理与方法，并给出了机组的仿真模型，为风力发电软件仿真奠定了基础；（4）搭建了一套基于PSCADEMTDC仿真软件的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，并且已初步实现风力机特性模拟功能。

关键词：风力发电；风频；风速；风力机；变桨距；建模与仿真1 风资源及风力发电的基本原理1.1 风资源概述（1）风能的基本情况[1]风的形成乃是空气流动的结果。

风向和风速是两个描述风的重要参数。

风向是指风吹来的方向，如果风是从东方吹来就称为东风。

风速是表示风移动的速度即单位时间内空气流动所经过的距离。

风速是指某一高度连续10min所测得各瞬时风速的平均值。

一般以草地上空10m高处的10min内风速的平均值为参考。

风玫瑰图是一个给定地点一段时间内的风向分布图。

通过它可以得知当地的主导风向。

风能的特点主要有：能量密度低、不稳定性、分布不均匀、可再生、须在有风地带、无污染、分布广泛、可分散利用、另外不须能源运输、可和其它能源相互转换等。

（2）风能资源的估算风能的大小实际就是气流流过的动能，因此可以推导出气流在单位时间内垂直流过单位截面积的风能，即风能密度，表示如下：(1-1) 式中,——风能密度()，是描述一个地方风能潜力的最方便最有价值的量；——空气密度()；——风速()。

由于风速是一个随机性很大的量，必须通过一段时间的观测来了解它的平均状况，一个地方风能潜力的多少要视该地常年平均风能密度的大小。

因此需要求出在一段时间内的平均风能密度，这个值可以将风能密度公式对时间积分后平均来求得。