致  谢 32

参 考 文 献 33

1  绪论

1。1  研究背景及意义From+优|尔-论_文W网wWw.YouErw.com 加QQ752018.766

风能资源的特殊性要求风力发电系统要能够自适应不同的风场情况并及时调节运行工况以获得最大的发电效率。变速风力机在低于额定风速时，采用最大功率点跟踪(MPPT)控制策略，随变化的风速进行转速跟踪运行以获得最大的发电效率。这一特点使得变速风力机相对定速风力机具有更高的发电效率且载荷较低，因此是目前主流的风力机机型。在很多先进的MPPT控制策略中，风速作为一个重要的实时状态数据，其准确性是MPPT算法可靠高效的重要保证。因而对风速的有效估计就显得尤为重要。论文网

1。2  风速观测器研究现状

1。3  本文研究的主要内容

风速作为风力发电机运行和控制的一个重要参量，对其的实时、准确地估计就显得十分重要。本文的主要内容是基于牛拉法的数学原理设计了一种风速观测器，并且将设计的风速观测器分别在FAST及风力机模拟器中进行了仿真实现和实验校验，最后综合这两个结果可以得出对所设计的风速观测器风速估计性能的评估。

第一章绪论部分，阐述了当前风速观测器的研究背景及现状，并对当前主流的一些风速估计方法进行了简介。

第二章对于风力发电机的模型的数学原理就行了讨论并在Simulink中搭建了相应的风力机模块。

第三章对于设计了一种适用于MPPT控制的风速观测器，并在Simulink中搭建了相应的控制模块和观测器模块，同时对于整个仿真模块的整体运行进行了说明。

第四章中将第三章设计的风速观测器分别在FAST及风力机模拟器中进行了仿真实现和实验校验，给出了这两个实验的结果并综合这两个结果对所设计的风速观测器的风速估计性能进行了评估。

 结论部分结合仿真实现和实验校检的结果对全文进行了总结和分析并给出了最终的结论。

2  风力发电机模型的搭建

风机发电系统一般由风轮机、传动系统、发电机几部分组成，其结构图如下图2。1所示，下面分别对每个部分及其相应的数学关系展开叙述。

图2。1 风机发电系统结构图

2。1  气弹耦合模型[1]文献综述

风力机的气弹耦合模型由桨叶、风机、控制器等几个部分组成。由风轮从风中捕获的气动功率 可以由下式表示：

其中常量 和 分别表示空气密度和叶片半径， 表示风轮机将从外界捕获的风能转换为气动功率的一个功率转换效率，它是一个与叶尖速比 有关的函数，在变桨控制的风机中它还与桨距角 有关。而叶尖速比 则表示风机叶片尖端速度与风速的比值，如下式所示：

气动功率如果用气动力矩 表示也可以表示为：

以上就是风力机的气弹耦合模型，其产生的能量将以气动力矩 的形式参与到接下来的传动系统中。