风力发电是在新能源发电技术中发展比较成熟，规模较大，并且具有很好的发展前景，目前风力发电成本已与其他常规发电方式相接近。中国的风能资源十分丰富。目前，我国主要使用国外生产的并网型风机，装机投产的大型风机也多位国外生产。在风机生产和研发方面，我国生产的风电机组最大功率为750千瓦，正在积极研发兆瓦级的放电设备。相信在不久的将来，兆瓦级的风电机组的研发成功和推广应用，中国的风电发展将取得突飞猛进的进步。

我国有着丰富的风能资源，陆上的可开发风能有2。5亿千瓦左右，海上风能资源有10亿左右。几年来我国风力发电发展迅速，装机容量屡创新高，2009年我国风电新增装机容量1380。3万千瓦，增速超100%，增长速度最快。截止2010年底我国风电新增容量达1600万千瓦，累计装机容量达到4182。7万千瓦。

据中国风电协会统计，2012年，我国（不包括台湾地区）新增安装风电机组7872台，装机容量12960兆瓦，同比下降26。5%；累计安装风电机组53764台，装机容量75324。2兆瓦，同比增长20。8%[16]。

图1-1 2001-2012年中国新增及累计风电装机容量

图1-2 2007-2012年中国海上风电装机情况

1。3 论文主要内容

本论文的主要任务是风力发电系统建模和仿真，所以本论文主要有以下几个部分：

（1）风力发电系统的基本原理和结构组成；

（2）风力发电系统的建模，主要是利用了Matlab/Simulink仿真环境实现风力发电系统的仿真；

（3）风力发电系统仿真结果分析，主要是对风速、风向和转速变化的分析。

2。风力发电的基本原理

2。1 风力发电的基本原理

现代风力发电系统采用的是空气动力学原理,就好像飞机的机翼一样，风作用在叶片上，当风吹过叶片时会形成叶片的正反面的压差，这种压差产生的风力使得风轮旋转并且不断的横切风流。风力发电机组的风轮不能完全提取风产生的功率，大多数可以提取40%左右，有的风电机组可能提取的更少[17]。

风力发电的原理就是通过风轮将风的动能转化为机械，机械能带动发电机的旋转发出电能。叶轮的作用是吸收风能转化为机械能，然后发电机通过电磁感应将机械能转化为电能[18]。能量转换过程如图2-1所示。

图2-1能量转换

风力发电就是利用风带动叶片的旋转，然后再通过增速器来提高旋转的速度，来促使发电机发电[19]。

  图2-2风力发电原理图

如图2-2所示，风电机组主要有风轮、机舱、塔架、基础四部分组成。风轮中包括叶片、轮毂、加固件等，机舱包括风轮主轴、偏航机构、失速控制系统、发电机等，风力发电机组中的塔架支撑着风轮和机舱，风轮和机舱安装于塔架的顶端，所以风轮和机舱组成的顶部质量对于整个塔身和地基有着重要的意义。

机舱内的所有部件安装于主机架上，主机架通过轴承与塔架顶端相连，在偏航系统驱动下，相对于塔架轴线旋转，使风轮和机舱根据风向调整方向。风力机是将风的动能转换为机械能，它的核心部件是风轮，通常由风的升力或阻力作用下可自由旋转的转子组成[20]。现代的风力机有两片或三片叶子，叶片翼型结构经过设计，利用空动力学理论获得更多能量，叶片安装在轮毂上，轮毂与主轴相连，并将叶片力矩传递到发电机。由叶片与轮毂安装关系可以分为定桨距和变桨距，叶片的作用是为了调速，当风速达到风力发电机组的额定值是，在风轮上采取措施，保证风力发电机组的输出功率不超过允许值。