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基于Matlab的GHbladed软件风机外部控制器设计I摘要风力发电作为新兴能源,近几年受到了世界各国研究人员的广泛关注。欧、美、日等发达国家地区已有不少成功经验,并在着手兴建大型化的风电场。在设计、建造和运营风电场的过程中,需要应用大量的新技术,而其中一个重要的技术工具就是相配套的设计和运行软件。其中Matlab/Simulink和GHbladed软件就是常见的风力发电机仿真软件，本文采用Matlab/Simulink软件对其进行建模。本文建立了风力发电系统数学模型,并用Matlab/Simulink软件对这些模型进行了仿真，根据变速风力发电力机的静态性能特点，采用Matlab/Simulink软件对其进行建模，并给变速风力发电机组风力机输入模拟变速风速进行仿真研究，给出了风力发电机的静态性能数据和仿真波形。证明了这些模型的正确性,说明了风力发电系统的仿真在对风力发电系统分析中的重要作用。关键字：风力发电，Matlab/Simulink软件，模型仿真，GHbladed软件基于Matlab的GHbladed软件风机外部控制器设计IIABSTRACTABSTRACTABSTRACTABSTRACTRecently,windpower,asonekindofnewenergy,isgottenwidelyattentionbyresearcherofalloverworld.TherearelotsofsuccessfulexperienceinsomedevelopedcountriessuchasEurope,theUSandJapan.Thoseregionsaregoingtosetupbigwindfarm.Duringtheprocessofdesign,constructionandoperation,alotofnewtechnologyisneededinwindpowerfield.Oneofimportanttechnicaltoolisrespondingdesignandoperationsoftware.Matlab/simulinkandGHbladedarepopularsoftwareforwindturbinesimulation.Inthispaper,Matlab/simulinkisappliedtosimulatewindturbine.Themathematicmodelofwindturbineissetuphere.Matlab/simulinksoftwareisappliedtosimulatethemodel.Withthestaticperformanceofwindturbine,Matlab/simulinkisappliedtosimulatewindturbine.WindmodelissetupbyMatlab/simulinkanditissenttowindturbinemodelasinput.Windturbinemodelcangivestaticoutputandwave.Itprovesthecorrectnessofwindturbinemodel.Italsoshowstheimportanceofsimulationofwindturbineinanalysiswindturbinesystem.KeyKeyKeyKeywords:words:words:words:windpower，MATLABsoftware，modelsimulation，GHbladedsoftware基于Matlab的GHbladed软件风机外部控制器设计III目录1绪论.........................................................................................................................................................11.1风力发电技术的发展历史......................................................................................................11.2风力发电实用软件产品介绍..................................................................................................51.3毕业设计的工作......................................................................................................................112风力发电机原理.............................................................................................................................132.1对风力发电机及风力发电系统的一般要求....................................................................132.2风力发电机原理......................................................................................................................132.3风力发电机结构......................................................................................................................132.4变速风力发电机特性.............................................................................................................142.5风力发电机的类型..................................................................................................................153基于Matlab/Simulink的风力发电机仿真实现.............................................163.1基于Matlab/Simulink的风力发电机性能仿真研究.....................................................163.2基于Matlab/Simulink的风力发电机的仿真方法..........................................................183.3基于Matlab/Simulink建立风力发电机的仿真模型.....................................................183.4基于Matlab/Simulink建立风力发电机外部控制器的仿真模型...............................274GH软件参数设置与功能分析..............................................................................................304.1应用介绍....................................................................................................................................304.2控制模块参数设置与分析....................................................................................................324.3外部控制器...............................................................................................................................355结论.......................................................................................................................................................37参考文献..................................................................................................................................................38致谢.............................................................................................................................................................39基于Matlab的GHbladed软件风机外部控制器设计11绪论风力发电机组作为大型机电设备，其稳定运行的关键在于控制系统的合理控制。本课题通过软件对风力发电机控制系统进行建模，根据风机实际运行中需要满足的工况条件，采用合适的控制算法指挥风力发电机在发电、并网、偏航、功率控制等各方面的稳定转换。通过软件中对算法的仿真模拟测试，调整算法的性能，降低现场算法调试的难度。节约能源，提高能源利用率，大力开发使用新能源和可再生能源，逐步以洁净能源替代矿物燃料，是我国能源建设与发展应遵循的原则，也是实施可持续发展战略的一个重要组成部分，对于环境保护和增加能源供应有着积极作用。风力发电作为无污染的可再生能源随着世界范围内石油、煤炭储量的不断减少和燃用石油、煤炭对环境污染的严重影响，使它越来越受到人们的关注，风力发电机制造技术的不断进步和单机容量不断增大，使风电成本逐年下降，目前已达到接近火电成本并可与水电和核电相竞争的水平，具有十分显著的效益和发展前景。但我国的风力发电机大多引进国外整套设备，从中国大范围、持久开发风能的需要来看，单纯依赖国外进口风力发电机绝不是根本出路。只有在引进国外先进技术的同时发展我们自己的风力发电机制造业，才是百年大计。因此研制具有自主知识产权的风力发电机具有十分重大的意义。随着环保意识的加强,削减传统能源对环境的影响,开发可再生能源,已经成为必然的选择,可再生能源的优势在于它没有污染排放,能量取之不尽。用风力发电机把储藏在流动空气中的能量转化为电能是一种不错的风能利用方式。所以研究风力发电机的控制系统的功能，控制理论与控制工程的常用算法十分重要。1.1风力发电技术的发展历史风能利用有多种形式，目前有发电、提水灌溉、致热供暖、助航等（如图1-1所示）。将风能转换成电能是风能开发利用的主要方式[1]。图1-1将风能转换成电能是风能开发利用的主要方式基于Matlab的GHbladed软件风机外部控制器设计21