引言

  风力发电领域仿真主要包含风力涡轮机模型、PMSM模型与控制算法，控制对象模型的建立是研究的基础，其中风力涡轮机的仿真则是第一步。为保证后续研究的严谨性，本文将针对《An Improved Mechanical Sensorless Maximum Power Point Tracking Method for Permanent-Magnet Synchronous Generator-Based Small Wind Turbines Systems》一文，建立风力涡轮机仿真模型。

风力涡轮机数学原理

  在该文章中，风力涡轮机捕获的风能可表示为：
$$\begin{array}{r}{P}_w=\frac{1}{2}\rho C_{p}A{v}_w^3\end{array}\text{\hspace{1em}(1)}$$
上式中，$\rho$为空气密度，常取1.205$(kg/m^3)$；$A$为风力涡轮机扫过的面积$(m^3)$，常通过$\pi r^2$计算；$v_w$为风速$(m/s)$；$C_p$为功率系数，该系数的计算如下所示[1-3]：
1 − 3 C p ( λ , β ) = C 1 ( C 2 λ 1 − C 3 β − C 4 β r − C 5 ) e − C 6 λ 1 1-3 \begin{align*} C_{p}(\lambda,\beta) =& C_1 \left(C_2 \lambda _1 - C_3 \beta - C_4 \beta ^r - C_5\right) e^{-C_6 \lambda _1} \tag{2} \end{align*} 1−3Cp​(λ,β)=​C1​(C2​λ1​−C