基于MATLAB的风力发电机组建模和仿真研究

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1、第30卷，总第171期《节能技术》Vo1．30，Sum．No．1712012年1月，第1期ENERGYCONSERVATIONTECHN0L0GYJan．2012，No．1基于MATLAB的风力发电机组建模和仿真研究陈虎，孟克其劳，马建光(1．内蒙古工业大学电力学院，内蒙古呼和浩特010080；2．内蒙-b-~&大学信息学院，内蒙古呼和浩特010080)摘要：变桨距控制技术是风力发电机组提高对风能的利用的有效方法，由于外界环境的随机性和控制变量的多样性，风力发电系统是一个非线性的系统，其数学模型的建立和仿真是一个难点。本文基于Matlab软件平台，采用机理建模法建

2、立了风力发电机组的各个分系统的子模型，组合成整个机组的数学模型，并采用PID控制算法实现风力发电机组在不同风速下对风能利用的最大化，仿真结果验证了系统模型和控制算法的正确性，为风机控制的创新奠定了理论基础。关键词：风力发电机组；变桨距控制；风机建模；PID控制中图分类号：TK89：TM614文献标识码：A文章编号：1002—6339(2012)O1—0024—05TheModelingandSimulationStudyofWindTurbineBasedonMATLABCHENHu，MENGKeqilao，MAJian—guang(1．CollegeofElec

3、tricPowerInnerMongoliaUniversityofTechnology，InnerMongoliaProvince，Hohhot010080，China；2．CollegeofInformationEngineering，InnerMongoliaUniversityofTechnology，InnerMongoliaProvince，Hohhot010080，China)Abstract：Variable—pitchcontroltechnologyisanefectivemethodtoimproveutilizationofwindener

4、gyUiathewindturbine．Becausetherandomnessoftheexternalenvironmentandthediversityofcontrolvariables，windpowergenerationsystemisanonlinearsystem，SOthemodelingandsimulationofitsmathematicalmodelisdifficult．MethodinthispaperisbasedonMATLABsoftwareplatform．Itestabli—shessub—modelofthevariou

5、ssubsystemsofwindturbinebyusingmechanismmodelingmethod，thencombinesthemintoamathematicalmodeloftheentireunit．AndthePIDcontrolalgorithmisusedtore—alizethemaximizeuseofthewindenergybywindturbinesunderdiferentwindspeedsimulation．Resultsvalidatethecorrectnessofsystemmodelandcontrolalgorit

6、hmsandlayatheoreticalfoundationforthefancontrolinnovation．Keywords：windturbine；thevariable—pitchcontrol；fanmodel；PIDcontrol0引言收稿日期2011一O7—16修订稿日期201l一10—20风力发电作为一种不竭的可再生资源，具有其基金项目：国家自然科学基金项目(NO．51167011)；内蒙古自治它能源不可取代的优势和竞争力。风能的利用一直区自然科学基金项目(NO．2010MS0905)是世界上增长最快的能源，装机容量近年每年增长作者简介：陈虎(

7、1986～)，男，硕士研究生，研究方向：风力发电超过30％。预计到2020年全球的风力发电装机将机组的智能控制技术。·24·达到l2．31亿kW，风力发电量将占全球发电量的12％_1-21。文献[3]和文献[4]通过介绍美国政府对清洁能源产业的扶持，为我国发展清洁能源给予了政策建议。在国家政策的支持下，现今我国在风电领域的开发已经取得了非常卓越的成就。籁风力发电控制技术是一项综合性的技术，是多旺熏个学科和多种领域相互交叉的课题J。其核心技勰术一直被国外垄断，伴随着国内1．5MW、2MW、5MW等拥有自主知识产权的风力发电机组的问世，国内的科研院所对控制技术的研究有

8、了更高的提