目錄

1.課題概述

2.系統仿真結果

3.核心程序與模型

4.系統原理簡介

葉尖速比修正公式

風能利用係數

風力機輸出功率

葉尖速比與轉速關係

5.完整工程文件

1.課題概述

       本課題首先分析了風力發電系統的幾個參數指標，包括風能利用係數Cp，最大功率點跟蹤MPPT，槳距角對功率特性，然後通過SIMULINK建立了一個多風機風力發電系統。

2.系統仿真結果

風能利用係數Cp分析

MPPT

槳距角特性

槳距角(β)是葉片與旋轉平面的夾角，其作用為：

低風速時， β接近0°，葉片充分捕獲風能， Cp達到最大值；

高風速時，增大β可減小葉片受風面積，降低捕獲功率，避免風力機過載。 

Simulink多風機建模與仿真

3.核心程序與模型

版本：Matlab2024b

...............................................................................
figure;
plot(cp(1:40,1),'r-o');hold on;
plot(cp(1:40,2),'g-o');hold on;
plot(cp(1:40,3),'y-o');hold on;							
plot(cp(1:40,4),'b-o');hold off;
grid on;
title('max Cp');
xlabel('lambda');
ylabel('Cp');
Cpmax= max(max(cp));
 

% 大風能捕獲
for i =1 : length(V)
    Pmax(i) = 0.5*row*pi*R*R*Cpmax*V(i)^3;
end

%最大功率門限，可以根據需要設定。
for i=1:length(Pmax)		
    if Pmax(i)>2.5e6		
    Pmax(i)=2.5e6;		
    end;
end;

figure;
plot(Pmax,'r-o','linewidth',2);
grid on;
title('風力機功率特性曲線');
xlabel('風速');
ylabel('功率輸出P');
08_099dm

4.系統原理簡介

葉尖速比修正公式

葉尖速比(λ)是風力機葉片尖端線速度與風速的比值，程序中通過槳距角(β)修正為：

其中,λ為初始葉尖速比,β為葉片槳距角。該公式用於修正槳距角對葉片氣動特性的影響，使葉尖速比更貼合實際工況。

程序通過遍歷不同λ值，尋找使Cp 最大的最優葉尖速比，實現最大功率點跟蹤（MPPT）。

風能利用係數

風能利用係數是衡量風力機捕獲風能效率的核心指標，程序採用兩種經典模型：

風力機輸出功率

風力機的輸出功率(P)由風能捕獲理論推導，公式為：

葉尖速比與轉速關係

葉尖速比(λ)與風力機轉速(ω)的關係為：

其中,ω為葉片轉動角速度(單位：rad/s)，程序中通過轉速(turbine_speed)間接計算。

       通過數學建模與仿真，系統揭示了風力機的風能利用機制：風能利用係數Cp 受葉尖速比和槳距角共同影響，通過最大功率點跟蹤，可實現風能的高效捕獲。