基于MATLAB的风力发电机组的建模与仿真
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matlab2010b电机仿真在MATLAB 2010b中进行电机仿真可以使用Simulink和Simscape Power Systems工具箱。
下面是一个简单的示例,演示了如何使用Simulink建立并运行一个电机仿真模型。
1. 打开MATLAB 2010b软件。
2. 在Simulink库浏览器中找到电机建模组件。
可以在“Simulink”标签下的“Electrical”部分找到一些相关组件,如“Induction Motor”和“DC Motor”等。
3. 双击相应的组件,将其拖动到模型编辑器中。
可以使用这些组件来构建一个电机模型。
4. 连接电机建模组件的输入和输出端口。
例如,可以将一个输入信号传递到电机的控制端口,将输出信号连接到电机的运动端口。
5. 配置电机的参数。
双击电机组件,可以打开参数对话框,并设置电机的参数,如转矩、速度、电压等。
6. 添加其他必要的组件和连接,以完成电机模型的搭建。
7. 单击模型编辑器中的“运行”按钮,开始仿真电机模型。
可以通过观察仿真结果和信号波形来分析电机的行为和性能。
注意:MATLAB 2010b版本可能需要安装额外的工具箱才能进行电机仿真。
可以在软件安装目录下的“toolbox”文件夹中查找相关的工具箱,并确保其已经安装和激活。
此外,Simscape Power Systems工具箱也提供了一系列电机模型和仿真组件,可以用于建立更精细和复杂的电机系统模型。
可以按照类似的步骤,使用Simscape Power Systems工具箱中的电机组件进行仿真。
希望以上信息对您有帮助!。
基于MATLAB的电机仿真分析一、电机仿真基础在进行电机仿真分析之前,我们首先需要了解电机的工作原理和基本参数。
电机是一种将电能转换为机械能的设备,根据其工作原理的不同,可以分为直流电机和交流电机。
在进行仿真分析时,需要考虑到电机的电气和机械特性,例如电压、电流、转速、转矩等参数。
电机仿真分析的基础是建立电机的数学模型,通常采用的是电路模型或者有限元模型。
电路模型适用于小功率电机,其基本原理是根据电机的电气特性建立等效电路,并通过电路方程进行仿真分析。
有限元模型适用于大功率电机,其基本原理是根据电机的物理结构建立有限元模型,并通过有限元分析进行仿真分析。
在MATLAB中,可以利用Simulink或者PDE Toolbox等工具进行电路模型和有限元模型的建模和仿真。
三、基于MATLAB的电机仿真应用1. 电机性能分析基于MATLAB的电机仿真分析可以帮助工程师了解电机的性能和特点,例如电流波形、转速响应、转矩曲线等参数。
通过仿真分析,可以优化电机设计和控制系统,提高电机的效率和可靠性。
2. 电机故障诊断基于MATLAB的电机仿真分析还可以用于电机的故障诊断,例如定子短路、转子断路、轴承故障等。
通过对电机的电气特性和机械特性进行仿真分析,可以检测和诊断电机的故障类型和位置,从而及时进行维修和保养。
3. 电机控制系统设计基于MATLAB的电机仿真分析还可以用于电机控制系统的设计和优化。
通过搭建电机模型和控制系统模型,进行仿真分析和参数调节,可以得到最优的控制系统参数,提高电机的动态性能和稳定性。
四、结论基于MATLAB的电机仿真分析是一种有效的工具,可以帮助工程师更好地了解电机的性能和特点,优化电机设计和控制系统。
在实际工程中,可以根据电机的具体要求和情况选择合适的仿真方法和工具,进行仿真分析和应用研究。
随着MATLAB工具的不断更新和完善,电机仿真分析将得到更广泛的应用和发展。
风力发电机功率曲线统计MATLAB代码实现function [windspeed_avr active_power_dev windspeed_fin_avr active_power_fin_avr CP]= Powercurve_cal_v03(filename1,filename2,filename3,filename4)%读取excel的xlsx文件% B列为功率C列为风速data1=xlsread(filename1,1,'B2:C52000');data2=xlsread(filename2,1,'B2:C52000');data3=xlsread(filename3,1,'B2:C52000');data4=xlsread(filename4,1,'B2:C52000');%将四个Excel表合成一个表格data=[data1;data2;data3;data4];% 对数据进行筛选风速<3m/s 功率<10kw的数据不要n=length(data(:,2));for j=1:1:nif data(j,2)>=3 && data(j,1)>=10data_opt(j,1)=data(j,2);data_opt(j,2)=data(j,1);endend%对风速和功率进行排序并返回索引[windspeed,ind]=sort(data_opt(:,1));% 求0.5m/s的时间间隔的平均风速和相对应的平均功率,标准差m=length(ind);k=0;u=0;h=0;windspeed_sum=0;active_power_sum=0;windspeed_avr=0;active_power_avr=0;active_power_error_sum=0;windspeed_fin_sum=0;active_power_fin_sum=0;P=1.062;A=pi*(88/2)^2;for windspeed_num=3:0.5:19.5for i=1:1:m%初步计算平均风速和平均功率active_power(i)=data_opt(ind(i),2);if windspeed(i)>=windspeed_num && windspeed(i)<windspeed_num+0.5k=k+1;windspeed_sum= windspeed_sum+windspeed(i);active_power_sum=active_power_sum+active_power(i);endq=(windspeed_num-3)/0.5+1;windspeed_avr(q)=windspeed_sum/k;active_power_avr(q)=active_power_sum/k;%计算标准差if windspeed(i)>=windspeed_num && windspeed(i)<windspeed_num+0.5h=h+1;active_power_error(i)=(active_power(i)-active_power_avr(q))^2;active_power_error_sum=active_power_error_sum+active_power_error(i);endactive_power_dev(q)=sqrt(active_power_error_sum/h);%剔除散点和平均功率差的绝对值与标准差比值大于4的点,并计算最终的平均风速/功率曲线/发电机功率系数if windspeed(i)>=windspeed_num && windspeed(i)<windspeed_num+0.5e=abs(active_power(i)-active_power_avr(q))/active_power_dev(q);if e<=4u=u+1;windspeed_fin_sum=windspeed_fin_sum+windspeed(i);active_power_fin_sum=active_power_fin_sum+active_power(i);endendwindspeed_fin_avr(q)=windspeed_fin_sum/u;active_power_fin_avr(q)=active_power_fin_sum/u;%计算发电机功率系数CP(q)=1000*active_power_fin_avr(q)/(0.5*P*A*(windspeed_fin_avr(q)^3));endwindspeed_sum=0;active_power_sum=0;active_power_error_sum=0;windspeed_fin_sum=0;active_power_fin_sum=0;k=0;h=0;u=0;end%画出初步平均风速和平均功率的曲线figureplot(windspeed_avr, active_power_avr,'r .-');set(gca,'xtick',0:1:20)set(gca,'ytick',0:100:1600)grid onxlabel('windspeed_avr m/s')ylabel('active_power_avr (kW)')title('power curve')%画出标准差的曲线figureplot(windspeed_avr,active_power_dev,'g .-');%bar((2*windspeed_num+0.5)/2,active_power_dev); set(gca,'xtick',0:1:20)set(gca,'ytick',0:20:200)grid onxlabel('windspeed_avr m/s')ylabel('active_power_dev')title('power standard deviation')%画出最终的平均风速和平均功率曲线figureplot(windspeed_fin_avr, active_power_fin_avr,'k .-'); set(gca,'xtick',0:1:20)set(gca,'ytick',0:100:1600)grid onxlabel('windspeed_fin_avr m/s')ylabel('active_power_fin_avr (kW)')title('final power curve')%画出最终的发电机功率系数figureplot(windspeed_fin_avr,CP,'m .-');set(gca,'xtick',0:1:20)set(gca,'ytick',0:0.1:0.6)grid onxlabel('windspeed_fin_avr m/s')ylabel('active_power_dev')title('CP系数')%画出采集的散点图figureplot(data(:,2),data(:,1),'.'); set(gca,'xtick',0:1:22)set(gca,'ytick',0:100:1600) grid onxlabel('windspeed m/s') ylabel('active_power') title('power point ')。
基于MATLAB的电机仿真分析电机仿真分析是指使用MATLAB软件进行电机系统的模拟和分析。
该方法以电机的数学模型为基础,利用MATLAB的仿真工具和数学计算功能,对电机的性能、运行特性和控制设计进行分析和优化。
下面将介绍基于MATLAB的电机仿真分析的基本原理和步骤。
进行电机的数学建模。
电机的数学模型可以根据电机的物理特性和运动方程来确定。
常用的电机模型有直流电机模型、交流电机模型和步进电机模型等。
在MATLAB中,可以使用函数、矩阵和方程组等数学工具来描述电机的模型。
进行电机的参数设定。
电机的参数包括电阻、电感、转子惯量、定子和转子的绕组、转子质量等。
这些参数对于电机的性能和控制设计有重要影响。
在MATLAB中,可以使用变量来表示电机的参数,并且可以根据实际情况进行设定。
然后,进行电机系统的仿真。
电机系统的仿真包括电机的动态响应、电流波形、转速曲线、电磁转矩和能量转换等。
在MATLAB中,可以使用ODE方程求解器对电机的动态响应进行仿真。
可以使用曲线拟合和插值等函数来分析电流波形和转速曲线等。
进行电机的控制设计和优化。
电机的控制设计包括速度控制、位置控制、转矩控制和电流控制等。
在MATLAB中,可以使用反馈控制和模型预测控制等算法来设计电机的控制器。
可以使用优化算法来优化电机的参数和控制策略,使得电机的性能和效率达到最佳。
1. 灵活性高:MATLAB软件具有丰富的工具箱和函数库,可以方便地进行电机系统的建模和仿真分析。
2. 精度高:MATLAB具有高精度的数学计算功能,可以对电机的动态响应和控制效果进行准确的模拟和分析。
3. 易于使用:MATLAB软件具有友好的用户界面和操作步骤,使得电机仿真分析的过程简单易行。
4. 可视化效果好:MATLAB软件可以绘制电机的波形、曲线和图像,直观地展示电机系统的性能和运行状态。
基于MATLAB的电机仿真分析是一种有效的电机设计和优化方法。
它可以帮助工程师和研究人员深入了解电机的性能和控制,提高电机的效率和可靠性。
MATLAB系统自带双馈风机的参数设置1. 简介在MATLAB系统中,有一个功能强大的工具箱,可以用于双馈风机的参数设置和仿真。
双馈风机是一种常见的风力发电机,它具有两个独立控制的转子回路,可以提高发电效率和稳定性。
本文将详细介绍MATLAB系统自带的双馈风机参数设置方法,并提供相关代码示例。
2. 参数设置在MATLAB中,使用sfd命令可以创建双馈风机对象,并对其进行参数设置。
以下是常用的参数及其说明:•P:双馈风机的功率(单位:千瓦)。
•Vr:风速(单位:米/秒)。
•f:电网频率(单位:赫兹)。
•Rr:转子侧电阻(单位:欧姆)。
•Xr:转子侧电抗(单位:欧姆)。
•Xs:定子侧电抗(单位:欧姆)。
•Xm:互感电抗(单位:欧姆)。
以下是一个示例代码:P = 1500; % 双馈风机功率为1500千瓦Vr = 12; % 风速为12米/秒f = 50; % 电网频率为50赫兹Rr = 0.01; % 转子侧电阻为0.01欧姆Xr = 0.1; % 转子侧电抗为0.1欧姆Xs = 1; % 定子侧电抗为1欧姆Xm = 10; % 互感电抗为10欧姆sfd_obj = sfd(P, Vr, f, Rr, Xr, Xs, Xm); % 创建双馈风机对象并设置参数3. 双馈风机仿真在MATLAB中,使用sim命令可以对双馈风机进行仿真。
以下是一个示例代码:t_start = 0; % 仿真开始时间(单位:秒)t_end = 10; % 仿真结束时间(单位:秒)t_step = 0.01; % 时间步长(单位:秒)sim_result = sim(sfd_obj, t_start, t_end, t_step); % 对双馈风机进行仿真% 绘制转速曲线图figure;plot(sim_result.time, sim_result.speed);xlabel('Time (s)');ylabel('Speed (rpm)');title('Generator Speed');% 绘制功率曲线图figure;plot(sim_result.time, sim_result.power);xlabel('Time (s)');ylabel('Power (kW)');title('Power Output');上述代码将对双馈风机进行从0秒到10秒的仿真,并绘制转速和功率随时间变化的曲线图。
基于MATLAB的发动机热力学建模与仿真+源代码Keywords Engine MATLAB Thermodynamic model Differential equatios目次1 绪论 31.1 文献综述 31.1.1 发动机进行计算机仿真技术的背景与意义 31.1.2 国内外研究状况 41.1.3 常用发动机仿真软件介绍 51.2 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径) 61.2.1 本课题要研究或解决的问题 61.2.2 拟采用的研究手段(途径): 62 数学仿真模型的建立 82.1 本文的技术路线 82.2 热力学过程的数学模型 82.2.1 建模过程基本假设 82.2.2 建模过程微分方程 82.2.3 发动机缸内热力过程分析 92.3 活塞往复运动的数学模型 132.4 燃烧放热过程的数学模型 143 仿真程序设计与编程 183.1 MATLAB软件介绍 18 :3.2 数值计算过程介绍 193.3 仿真程序的流程图 193.4 调试完成的源代码 204 仿真分析与参数研究 214.1 仿真参数列表 214.2 P-V示功图 224.2.1 P-V示功图介绍 224.2.2 P-V示功图仿真结果 234.3 指示热效率介绍 234.4 进气压力的影响分析 244.5 点火时刻的影响分析 254.6 压缩比的影响分析 265 结果与分析 28结论 29致谢 30参考文献 31附录A 发动机P-V图源代码 33附录B 进气压力对发动机性能影响源代码 40 附录C 点火时刻对发动机性能影响源代码 47附录D 压缩比对发动机性能影响源代码 551 绪论1.1 文献综述1.1.1 发动机进行计算机仿真技术的背景与意义1.1.2 国内外研究状况1.1.3 常用发动机仿真软件介绍(1)AVL BoostAVL-Boost是由AVL公司开发的汽车和发动机系列模拟软件当中的一个模块,主要用来研究和分析发动机的气体交换和热力方面的性能。
独立运行和并网模式下微型燃气轮机的建模与性能分析Modeling and Performance Analysis of Microturbine in Independent Operation and Grid -Connection ModeABSTRACT:The microturbine generation system will be the most widely used distributed generation in the near future. According to the dynamic characteristics of the Microturbine system, a mathematic model which treats the Microturbine and its electric system as a whole is built. Further researches on the basic control of the Microturbine system are presented. The dynamic characteristics of the Micro gas turbine system are emphasized, especially the characteristics of the load disturbance. Simulation results demonstrate the model is coordinate to the real Microturbine system. The general purpose of this project is for further researching thermodynamic engine control of the Microturbine and giving the basic resources to corresponding control of inverter control of generator electric side.KEY WORDS:distributed generation; microturbine; modeling; simulation; PWM摘要:微型燃气轮机发电系统是一种具有广泛应用前景的分布式发电系统。
MATLAB中的动力学建模和仿真动力学是研究物体运动原因和规律的一门学科。
当我们需要研究物体受力、速度和加速度等变化情况时,动力学便发挥了重要作用。
而在工程领域,动力学建模和仿真更是常用的工具。
本文将探讨在MATLAB中进行动力学建模和仿真的方法和技巧,旨在帮助读者更好地理解和应用这一领域的知识。
一、MATLAB中的动力学建模动力学建模是指将物体的受力、速度和加速度等因素转化为数学模型,以便用计算机进行仿真和分析。
MATLAB作为一种强大的计算软件,提供了丰富的工具和函数,使得动力学建模变得更加简便和高效。
1.1 数学模型的建立在进行动力学建模之前,首先需要确定物体的运动方程和力学模型。
以一维运动为例,物体的运动方程可以用牛顿第二定律来表示:力等于质量乘以加速度。
根据这个基本原理,我们可以通过编写MATLAB代码来建立数学模型。
首先,需要定义物体的质量、初始位置和速度等参数。
然后,根据牛顿第二定律,可以写出物体的运动方程。
最后,使用MATLAB的符号计算工具箱,将这个方程转化为MATLAB可解的形式。
通过这种方式,我们就建立了一个简单的动力学模型。
1.2 力的建模在动力学建模中,力的建模是至关重要的一步。
力的大小和方向决定了物体的运动状态。
在MATLAB中,我们可以使用向量来表示力,其中向量的大小表示力的大小,方向表示力的方向。
通过输入向量的数值和方向,我们可以模拟物体所受到的各种力,并计算出物体的加速度和速度。
在模型中,可以考虑各种类型的力,如重力、弹性力和摩擦力等。
通过将这些力组合起来,并运用牛顿第二定律,我们可以计算出物体的运动状态,并进行仿真和分析。
二、MATLAB中的动力学仿真动力学仿真是指使用计算机模拟物体的实际运动过程,以便更好地理解和分析物体的动力学特性。
在MATLAB中,我们可以利用Simulink软件来进行动力学仿真。
2.1 Simulink概述Simulink是MATLAB的一个重要的工具包,用于进行动力学仿真和系统建模。
风力发电装置动力学建模与仿真随着对可再生能源的需求不断增长,风力发电作为其中的一种重要形式,得到了广泛应用和研究。
风力发电装置的动力学建模与仿真是研究风力发电系统性能和优化设计的关键环节。
本文将从风力发电装置的动力学建模、仿真方法和相关应用等方面进行探讨。
1. 风力发电装置动力学建模风力发电装置动力学建模是研究风力发电系统特性和性能的基础。
动力学建模的目的是描述风力发电装置内部的运动学和动力学特性,以及与外界的相互作用。
1.1 功能分解与系统分析风力发电装置通常由多个组件组成,包括风轮、变速器、发电机等。
首先,我们需要对风力发电装置进行功能分解和系统分析,确定各个组件之间的关系和作用。
1.2 运动学建模运动学建模是描述风力发电装置内部各个部件的运动状态和位置的过程。
通过运动学建模,我们可以了解风轮的叶片角度、风轮和转子之间的转速等参数。
1.3 动力学建模动力学建模是描述风力发电装置内部各个部件之间相互作用的过程。
通过动力学建模,我们可以了解风轮受力情况、发电机的转矩和输出功率等参数。
2. 仿真方法仿真是通过计算机模拟风力发电装置在不同条件下的运行状态和性能的过程。
仿真方法可以提供定量的数据和结果,用于分析和评估风力发电系统的性能,优化设计和控制策略。
2.1 数学建模与控制方程基于动力学建模的结果,我们可以建立数学模型和控制方程描述风力发电装置的运动和响应规律。
这些方程可以包括风力的变化、风轮的旋转、转速的调整等。
2.2 数值方法与计算模拟仿真过程通常使用数值方法和计算模拟进行。
数值方法可以将模型离散化,通过迭代计算来解决微分方程和差分方程。
计算模拟则是通过模拟计算机程序的运行来模拟实际情况。
3. 相关应用与发展趋势风力发电装置动力学建模与仿真在风力发电行业中具有重要的应用价值和研究意义。
3.1 性能优化与设计改进通过动力学建模和仿真,我们可以评估风力发电装置的性能,发现存在的问题并进行相应的优化。
基于MATLAB的电力系统仿真摘要:目前,随着科学技术的发展和电能需求量的日益增长,电力系统规模越来越庞大,超高压远距离输电、大容量发电机组、各种新型控制装置得到了广泛的应用,这对于合理利用能源,充分挖掘现有的输电潜力和保护环境都有重要意义。
另一方面,随着国民经济的高速发展,以城市为中心的区域性用电增长越来越快,大电网负荷中心的用电容量越来越大,长距离重负荷输电的情况日益普遍,电力系统在人民的生活和工作中担任重要角色,电力系统的稳定运行直接影响的人们的日常生活。
随着电力系统的飞速发展和电网的日益扩大以及自动化程度的不断提高,电力系统中许多计算和控制问题日益复杂,从技术和安全上考虑直接进行电力试验可能性很小,因此迫切要求运用电力仿真来解决这些问题。
电力系统仿真是将电力系统的模型化、数学化来模拟实际的电力系统的运行,可以帮助人们通过计算机手段分析实际电力系统的各种运行情况,从而有效了解电力系统概况。
本文根据电力系统的特点,利用MA TLAB的动态仿真软件Simulink搭建了含发电机、变压器、输电线路、无穷大电源等的系统的仿真模型,得到了在该系统主供电线路电源端发生三相短路接地故障并由故障器自动跳闸隔离故障的仿真结果,并分析了这一暂态过程。
通过仿真结果说明MA TIAB 电力系统工具箱是分析电力系统的有效工具。
关键词:电力系统;三相短路;故障分析;matlab仿真Electric Power System Simulation Base on MATLABAbstract:Now, with the development of science and techmology and the growing demand for eletrical energy, power systems get increasingly large and long-distance EHV power transmission, large capacity electric generating set, as well as the various new control devices have been widely used. This has important significance to rationally utilizing energy resources, making full use of the existing electric systems’ delivery potential and protecting the environment. On the other hand, with the fast growth of the national economy, city-centered regional power consumption is rising more and more rapidly, power demand in large electric system’laod centers is growing faster and faster, and long-distance and heavy-duty power transmission is more and more popular. Power system play an important part in people’s lives and work, power system and stable operation of a direct impact on the people’s daily life, with the rapid development of power systems and power grids is increasing with days and the degree of automation continuous improvement, many computing and control of the power system increasingly complex issues, it is impossioble to take a directThis paper base on the characteristics of the power system, using the software MATAB simulink built with generators,transformers,power line,such as the infinite power system simulation model, and has a simulation result of three-phase short-circuit fault which happen in the main power-supply line and the fault automatic tripping isolation by the three-phase fault, and analysis of this transient. The simulation results show MATLAB power system toolbox of the power system is an effective tool.Key words: Power system ;Three-phase short-circuit ;Fault analysis ;MATLAB simulation第一章绪论1.1 我国电力系统情况简介电力系统是由发电厂、电力网和电力负荷组成的电能生产、传输和转化的系统。
基于MATLABSimulinkSimPowerSystems的永磁同步电机矢量控制系统建模与仿真一、本文概述随着电力电子技术和控制理论的快速发展,永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)因其高效率、高功率密度和优良的调速性能,在电动汽车、风力发电、机器人和工业自动化等领域得到了广泛应用。
然而,PMSM的高性能运行依赖于先进的控制系统,其中矢量控制(Vector Control, VC)是最常用的控制策略之一。
矢量控制,也称为场向量控制,其基本思想是通过坐标变换将电机的定子电流分解为与磁场方向正交的两个分量——转矩分量和励磁分量,并分别进行控制,从而实现电机的高性能运行。
这种控制策略需要对电机的动态行为和电磁关系有深入的理解,并且要求控制系统能够快速、准确地响应各种工况变化。
MATLAB/Simulink/SimPowerSystems是MathWorks公司开发的一套强大的电力系统和电机控制系统仿真工具。
通过Simulink的图形化建模环境和SimPowerSystems的电机及电力电子元件库,用户可以方便地进行电机控制系统的建模、仿真和分析。
本文旨在介绍基于MATLAB/Simulink/SimPowerSystems的永磁同步电机矢量控制系统的建模与仿真方法。
将简要概述永磁同步电机的基本结构和运行原理,然后详细介绍矢量控制的基本原理和坐标变换方法。
接着,将通过一个具体的案例,展示如何使用Simulink和SimPowerSystems进行永磁同步电机矢量控制系统的建模和仿真,并分析仿真结果,验证控制策略的有效性。
将讨论在实际应用中可能遇到的挑战和问题,并提出相应的解决方案。
通过本文的阅读,读者可以对永磁同步电机矢量控制系统有更深入的理解,并掌握使用MATLAB/Simulink/SimPowerSystems进行电机控制系统仿真的基本方法。
matlab搭建电力系统仿真模型摘要:一、引言二、搭建电力系统仿真模型的方法1.打开Simulink 仿真2.选择空白模型3.打开模型库4.选择电力系统模块5.搭建模型并连接模块三、电力系统仿真模型的应用1.光伏电池输出特性仿真2.漏电保护死区仿真四、总结正文:一、引言MATLAB 是一种广泛应用于科学计算、数据分析和可视化的软件,其强大的功能可以助力各种领域的研究。
在电力系统领域,MATLAB 可以帮助工程师搭建仿真模型,从而对电力系统的运行特性和性能进行分析。
本文将介绍如何使用MATLAB 搭建电力系统仿真模型。
二、搭建电力系统仿真模型的方法1.打开Simulink 仿真首先,需要打开MATLAB 软件,然后点击“Simulink”图标,打开Simulink 仿真环境。
2.选择空白模型在Simulink 中,选择“blank model”新建一个空白模型,这将帮助我们从零开始搭建电力系统仿真模型。
3.打开模型库在搭建模型过程中,我们需要使用MATLAB 提供的模型库。
点击“Model Library”打开模型库,选择“Power Systems”目录下的“power”和“systems”子目录。
4.选择电力系统模块在模型库中,我们可以找到各种电力系统相关的模块,如发电机、变压器、输电线路等。
选择需要的模块并拖拽到新建的模型中。
5.搭建模型并连接模块将所选模块按照电力系统的结构进行搭建,并使用连接线将它们连接起来。
例如,将发电机连接到变压器,再将变压器连接到输电线路等。
三、电力系统仿真模型的应用1.光伏电池输出特性仿真通过MATLAB 仿真,我们可以研究光伏电池的输出特性。
搭建光伏电池模型,设置光照强度、环境温度等参数,然后进行仿真,得到光伏电池的输出特性曲线。
2.漏电保护死区仿真漏电保护死区是指漏电保护器在某些条件下无法正常工作的现象。
通过MATLAB 仿真,我们可以模拟漏电保护死区的形成过程,从而分析其对电力系统的影响。
恒速恒频风力发电系统原理及仿真摘要:介绍了两种恒速恒频发电系统的基本原理,然后在建立的数学模型的基础上进行了包含风电场的电力系统动态仿真,结合实例从多个方面对风力发电系统进行分析。
关键词:恒速恒频发电系统 MATLAB-SIMULINK 动态仿真0 引言在风力发电中,当风力发电机组与电网并网时,要求风电的频率与电网的频率保持一致。
在风力发电过程中,保持风车的转速(也即发电机的转速)不变,从而得到恒频的电能的方式称为恒速恒频发电系统。
由于风速的变化,异步风力发电机组输出的有功功率和吸收的无功功率也要随之发生变化,使得风力发电机组始终处于一个动态过程,与其相连的电网将持续受到风电场波动功率源的干扰。
因此,当风电场容量发展到一定规模时,风电对系统的影响在严重情况下可能会导致系统动态失去稳定。
[1-2]1 恒速恒频发电机系统的构成恒速恒频发电机系统的电机部分分为两种:一种是同步电机作为发电机,同步风力发电装机在风电发展初期曾被广泛利用,但因其特性给并网带来了很大的困难,因此逐渐被取代。
由于同步发电机本身固有的特性,将其移植到风电机组中使用时,效果不甚理想,这是由于风速随机变化,作用在转子上的转矩很不稳定,使得并网时其调速性能很难达到期望的精度,若不进行有效地控制,常会发生严重的振荡和失步,对系统造成严重影响。
同步发电机的并网控制如下:当风速超过切入风速时,启动风电机组,当发电机被带到接近同步速时,启动励磁调节器,给发电机励磁,使发电机的端电压接近电网电压。
在几乎达到同步速时,检测出断路器两侧电位差,当其为零或非常小时,合闸并网,此时只要接近同步转速,就可使并网瞬态电流减至最小,因而发电机组和电网受到的冲击也最小。
但要求风力发电机组调节器调节转速,使发电机频率偏差达到容许值时方可并网,因此对调节器的要求较高。
另一种是异步电机,因为其构造简单,并网容易,所以被大量使用,其组成的发电系统结构如图1[3]图1 异步风机风电场结构图2恒速恒频系统MATLAB-SIMULINK仿真2.1 风速模型基本风+渐变风模拟仿真仿真中,采用基本风和基本风+渐变风模拟风速,基本风为8m/s,渐变风为从2s到5s线性增加,渐变风风速最大值3m/s。
基于Matlab/Simulink的变频系统仿真2011-08-23 13:20:09来源:互联网关键字: 变频器Simulink仿真工具<a target='_blank'href='/www/delivery/ck.php?n=826cd67'><img border='0' alt='' src='/www/delivery/avw.php?zoneid=212&n=826cd67' /></a>0 引言节能减排对于保护环境和国民经济的可持续发展有着巨大作用,己得到世界各国政府和人民的重视,为节省工业用户中使用电动机时消耗的大量的电能,交流变频器调速用得愈来愈多,特别是在风机,泵类的调速中。
不仅如此,在一些可再生能源的装置中也要大量采用变频装置。
例如在风力发电利用永磁发电机发电的直驱发电系统中,其产生的低频电压须经变频后向工频电网送电;又如风力发电中目前广泛采用双馈感应发电机(DFIG),允许转子异步运行,但又要和电网联接,稳定运行,这时必须要向转子输入滑差频率的电流,因滑差可正可负,要求变频器既能送出电能到转子,又能将转子能量反馈到电网。
众所周知,变频器最主要的部件是逆变器,早期的逆变器,比如三相桥式逆变器常采用6脉冲运行方式,其输出电压为方波或阶梯波,谐波含量很大。
近年来,随着开关频率允许很高的全控型电力电子器件,如IGBT,GTR,IGCT等的问世,逆变器的控制大多被脉宽调制PWM代替,其中以正弦波脉宽调制SPWM用得最多。
PWM 的优点是可以同时完成调频、调压的任务,使输出电压中谐波含量极大地减少,此外由于开关频率高,所以有利于快速电流控制。
在设计和研究变频器时,最方便的方法,无疑是利用仿真工具,应该说经过近三十年发展起来的MATHWORKS公司的Matlab软件,特别是它提供的Simulink仿真工具,应是最佳选择之一,它是功能十分强大而齐全的仿真软件,有许多工具箱,用户可以从工具箱中取出所需的元器件,通过联接等操作,建立与实物相对应的数学模型,从而对它进行测试,所得仿真结果可供设计研究参考。
基于MATLAB的风力发电机组的建模与仿真
学号:xxxxxxx 姓名:xxx 分数:
(xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx)
摘要:本文在风力发电机组监测与控制实验的基础上,总结了风力发电机组的建模技术,
并对整个系统建立了MATLAB仿真模型。仿真结果证明,系统输出的功率波形与输入的风速
有关,风能利用系数比较低,发电量不足且输出不稳定。
关键词:MATLAB;风力发电系统;仿真研究
1 引言
对大型风力发电机机组进行仿真研究,不可避免的就要建立系统的仿真模型。但是,风
力发电系统的结构复杂,模型的精细程度将直接决定仿真结果。一般来说,模型越精细,仿
真结果越准确,但其控制难度就越高。本文对风速模型、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。
2 风力发电机组的建模与仿真
2.1 风速模型的建立
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。本课题不考虑风向问题,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bV、阵风风速gV、渐变风速
r
V
和噪声风速nV。即模拟风速的模型为:
nrgbVVVVV (1-1)
(1)基本风速在风力机正常运行过程中一直存在,基本反映了风电场平均风速的变化。
一般认为,基本风速可由风电场测风所得的韦尔分布参数近似确定,且其不随时间变化,因
而取为常数
(2)阵风用来描述风速突然变化的特点,其在该段时间内具有余弦特性,其具体数学
公式为:
00cosvgV ggggggTttTttttt1111 (1-2)
式中:
)(2cos121maxcosgggTtTtGv (1-3)
t 为时间,单位 s;T为阵风的周期,单位 s;cosv,gV为阵风风速,单位m /s;gt1为阵
风开始时间,单位 s ;maxG为阵风的最大值,单位 m/s。
(3)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:
00vramprV rrrrttttttt2211 (1-4)
式中:
rrrrampttttRv212max1 (1-5)
rt1为渐变风开始时间,单位 s;rt2为渐变风终止时间,单位 s ;rV,rampv为不同时
刻渐变风风速,单位 m/s;maxR为渐变风的最大值,单位 m/s 。
(4)随机噪声风用来描述相对高度上风速变化的特点,此处不再描述。
2.2 风力机模型的建立
风力机从自然风中所索取的能量是有限的,其功率损失部分可以解释为留在尾流中的旋
转动能。能量的转化将导致功率的下降,它随所采用的风力机和发电机的型式而异,因此,
风力机的实际风能利用系数 pC<0.593。风力机实际得到的有用功率为:
,5.032PwsCvRP (1-6)
而风轮获得的气动扭矩为:
,5.023TwrCvRT (1-7)
其中:
s
P
表示有用功率,单位为 w;表示空气密度,单位为 Kg/m;R表示风轮转动半径,
单位为 m;mV表示风速,单位为 m/s;pC表示风能利用系数;TC表示气动转矩系数;
并且有:
,,TpCC (1-8)
RVw (1-9)
称为叶尖速比;为风轮角速度,单位为 rad/s。
2.3 传动系统模型的建立
本实验在分析传动系统机理的基础上,建立系统的刚性轴模型。刚性轴模型认为传动系
统是刚性的,即低速轴,增速齿轮箱传动轴,高速轴都是刚性的。忽略风轮和发电机部分的
传动阻尼,最后可得传动系统的简化运动方程为:
grgrnTTdtdJnJ2 (1-10)
其中:
rJ为风轮转动惯量,单位2Kgm;n 为传动比;gJ为发电机转动惯量,单位2Kgm;
g
T
为发电机的反转矩,单位Nm。
并且:
ng (1-11)
g
为发电机转速,单位 rad/s。
2. 4 发电机模型的建立
本实验只建立发电机的模型,而忽略变频装置。发电机的反扭矩方程为:
2'211211'2111'2211xCxrCrrUgmTgge (1-12)
gGg (1-13)
其中:
g
为发电机极对数;1m为相数;1U为电压;1C为修正系数;G为发电机的当量转速;
g
为发电机转子转速;1为发电机的同步转速;1r,1x分别为定子绕组的电阻和漏抗;
'2r,'
2
x
分别为归算后转子绕组的电阻和漏抗,单位为Ω。
2. 5 整体模型的建立
对于整体系统的建立,由于比较繁琐,所以在原模块基础上,是每个部分形成整体系统
的子系统,分别形成自然风子系统(fengsu),风力机子系统(FLJMX),发电机子系统(fadianji)
和传动系统子系统(chuandong)几部分。然后形成整体系统,其示意图如图1-1所示。
图1-1 风力发电机整体系统
2.2仿真结果
图1-2 输出功率
图1-3 风能利用系数
2.3 仿真结果说明
(1)由上图可知系统输出的功率波形与输入的风速有关,由于系统中存在噪声
所以输出地功率存在很大的噪声,风轮机和发电机的输出功率远远大于额定输出功
率。
(2)功率系数图可以看出,风能利用系数比较低,基本运行在 0.35 以下,必会造成
风能的极大浪费。
3 结论与展望
通过本次的学习对风机发电机有利一定的了解,从学习中得知风力发电是20世纪70
年代开始研究风电的自主研发能力严重不足,风电设备设计和制造水平比较落后,总体上还
处于跟踪和引进国外先进技术的阶段。目前,我国的风电机组在控制系统、轴承、风机叶片、
齿轮箱等零部件方面存在较大的供需矛盾。虽然整个风电产业发展较快,但是风电设备厂商
在这方面明显生产能力不足,尤其在兆瓦级容量的风电机组中,轴承和电控系统几乎没有生
产能力。在风电机组整体设备中,电控系统又是风机的大脑和核心。因此,风电机组电控系
统国产化对于整个风电产业来说都是十分紧迫和必须的。
虽然存在着很多的问题但是对于清洁能源的开完是一个很重要的途径,为此我国则专门
制定了《可再生能源“十一五”规划》。在各种可再生能源中,风能作为清洁、可再生资源,
具备很多优点,受到了各国政府的广泛重视。但是在世界范围来说,风力发电是新能源领域
中技术最成熟、最具有开发规模和商业化发展前景的发电方式。大力发展风力发电对保护生
态环境、改善能源结构、促进可持续发展都具有积极意义,许多国家都已把大力发展风电纳
入国家发展计划。
参考文献:
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