2风速模型
2.1引言
自然界的风能最大特点是随机性，风速的大小和方向随时随地都在变化，风能通过桨叶作用到风力发电机组上，因此这种随机性对机组的运行产生重要影响。因此建立风力发电机组系统级模型，也要相应的建立反映实际风况的风速模型，而且风速模型直接影响对整个机组系统的分析。近年来，随着风力发电技术的迅猛发展，风力发电的研究工作不断深入，对风能这一绿色资源的研究也越来越受到研究人员重视。关于风速数学分析主要采用概率分布形式进行数学描述[14]，目前常用的风速数学模型有组合风速模型和工程化数学模型。
2.2组合风速模型
风速在时间和空间都是随机变化的，但是根据长期气象资料显示[17]，风速变化仍遵循概率分布规律。为了更为准确的描述风速的随机性特点，组合风速模型—般由基本风V6、阵风Vg、渐变风Vr和噪声组成。
2.2.1基本风
基本风在整个过程一直存在，可以反映出风场的平均风速大小，表示风场的稳态能量。它由整个风电场所观测的威布尔(Wdbull)分布参数近似确定; C为威布尔分布尺度参数；为威布尔分布形状参数为伽马函数。对于本文建立系统模型时，考虑的时间都是以秒为基本单位，因此基本风速可视为一常数。
2.2.2阵风
在实际风中，常会伴有短时突变的特性，表示风能的扰动特性，风的这种特性用阵风描述：
2.4本章小结
风速模型是整个机组建模的基础，是风力机的动力来源。本章主要介绍了组合风速模型和工程化数学风速模型，并基于AMESim仿真，充分反映出风速随机性和渐变性的特点。组合风速模型更细化，更具体，可以选择性釆用某一种组合风速模型，研究机组在某一特定风况下的运行参数，但是参数较多。工程化数学模型相对较简单，便于仿真运算，因此广泛应用于工程上描述风速。根据系统复杂程度和分析重点的不同，可采用不同的风速模型。
2风速模型.......................................9
2.1引言......................................9
2.2组合风速模型......................................9
2.3工程化数学风速模型......................................13
3风力机空气动力学......................................15
3.1引言......................................15
3.2风力机空气动力学......................................16
3.3变桨距风力机......................................19
3.4变桨距风力机控制策略......................................26
3.5本章小结......................................27
4风力机传动链建模......................................29
4.1引言......................................29
4.2齿轮箱结构简介......................................30
7结论与展望
7.1结论
全球能源问题的不断突显，包括风能在内的可再生能源的开发利用越来越受到世界各国的重视。风力发电机组是风力发电的主要设备，采用变桨距的双馈风力发电机组是目前主要的机型，随着风力发电机组巨型化，相应的控制技术更加复杂。AMESim是LMS公司著名的一维多学科系统级建模仿真平台，以其强大的性能已广泛应用于复杂系统工程，但是对于风力发电技术方面的应用目前还未广泛开展。本文以MW级双馈风力发电机组作为研究对象，通过两年来的阅读文献和书籍，学习AMESim软件的建模仿真应用，其论文工作主要是对风速模型、风力机模型、传动链模型、发电机及其控制模型等分别进行分析，基于AMESim平台建立系统级仿真模型，并重点对风力机、传动链和发电机的关键参数曲线进行分析，得到以下结论：
(1)建立反映实际风速随机不可控特性的风速模型，对传动链的振动性能反映明显。风速加入噪声风时，从传动链转矩曲线可以看到转矩存在一定波动，从而更好的体现传动链动态特性。
(2)通过对风力机捕捉风能原理分析，采用变桨距调节的风力机可以在低风速下更好的吸取风能，在高风速下通过变桨系统使风力机输出功率更加平稳，并且在特定的情况，使桨叶运行在顺桨状态。变桨距调节的目的是减小机组的气动载荷和传动冲击，减轻传动链系统的各种负载，降低传动链机械性能的要求。
(3)与传动链二质量块或三质量块模型相比，基于AMESim建立的齿轮箱传动链模型，充分考虑了齿轮箱每一级传动系的刚度、阻尼，考虑齿轮之间的柔性哨合，建立柔性传动链模型。通过设定每一级柔性参数，可以得到效率最高、振动最小的理想传动链运行曲线，为设计风电机组部件提供指导。
(4)基于AMESim完成了包括风速、风力机、带齿轮箱的传动链以及电气子系统在内的风力发电系统模型，较常用的Matlab/simulink中的系统仿真模型更为具体直观体现各部分组成，完成了风能转换成机械能，再到电能的变换过程，其仿真结果符合风力发电机组的实际运行情况，因此基于AMESim进行风力发电技术的分析应用是可行的，为将来全面的仿真分析奠定了基础。
参考文献
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