1.課題概述
風力發電電網系統的simulink建模與模擬。
2.系統模擬結果
3.核心程式與模型
版本：MATLAB2022a
4.系統原理簡介
4.1風力發電原理與風機數學模型
風力發電機主要透過葉片捕獲風能，將其轉化為機械能，進一步轉化為電能。風速與輸出功率的關係通常遵循伯努利定律和葉素理論，可以用以下簡化形式表示：
其中：
P 為風力發電機輸出功率（瓦特）；
ρ 為空氣密度（千克/立方米）；
A 為掃掠面積（平方米）；
Cp 為風力機的功率係數，反映了風能轉化效率；
R 為葉片半徑（米）；
v 為風速（米/秒）。
4.2 電力電子變換器模型
風力發電機發出的交流電通常需要透過電力電子變換器（如全橋整流器、逆變器等）轉換為適合電網接入的電壓和頻率。逆變器的數學模型通常涉及開關函式和脈衝寬度調製（PWM）控制策略，其輸出電壓可以透過傅立葉級數展開表示：
其中：
u(t) 是逆變器輸出電壓；
Uk 是各次諧波的有效值；
ω0 是基波頻率（角頻率）；
θk 是各次諧波的初始相位；
N 是考慮的諧波階數。
4.3併網控制策略
風力發電系統併網時，必須遵循電網的規定，如電壓、頻率和相位同步。採用PID控制器或其他高階控制器調節逆變器輸出，使其滿足電網的要求。例如，電網電壓跟蹤控制的數學表達可以寫作：
其中：
uc(t) 為控制器輸出；
E(t) 為電網電壓與逆變器輸出電壓之間的誤差；
Kp、Ki 和 Kd 分別為比例、積分和微分增益；
s 為拉普拉斯變換中的復變數，用於表示系統的動態特性。
綜上所述，風力發電電網系統是一個結合空氣動力學、電力電子技術和電力系統控制理論的複雜工程系統。實際設計和研究中，除了上述簡化模型外，還需考慮更多細節，包括風速預測、湍流效應、電網故障穿越、低電壓穿越等功能的實現，以及大量實驗資料支援的控制器引數最佳化等問題。