一.课题研究背景及意义

随着科学技术的发展，地球上煤炭、石油、天然气等地下资源正面临着枯竭的危险，能源短缺现象日趋严重，与此同时，严重的环境污染也已成为威胁人类生存的主要问题。在这一系列的问题之下，世界各国都在努力研发新的能源以代替现有的能源。风能作为一种清洁的可再生能源已经越来越受到各个国家的重视。

我国的风力资源十分丰富，主要集中在沿海、西北、东北及华北的北部地区，可开发的风力能源丰富。但目前，我国风电技术仍处于发展的初期阶段，与国外相比，技术落后、产品质量低，而且存在对风资源调查不够细致和全面、风资源的测量和分析方法不够完善，风电机组的制造、运行和维护水平较低，缺乏对运行过程中出现的问题和故障的详细记录及分析等一系列问题。这些问题致使增加了风力发电的成本，阻碍了发展规模和速度，因此迫切需要采取措施来提高风力发电的技术水平。

发展风力发电，一方面有利于我国电源结构的调整，减轻我国面临的电力危机;另一方面又有利于减少污染气体的排放而缓解环境污染，同时，还有利于减少能源进口方面的压力，对提高我国能源供应的多样性和安全性将做出积极的贡献。发展我国的风力发电，具有十分必要的可行性与重要的意义。

风力发电技术的发展要求我们加深对风力发电机组动态性能的了解程度,而建立模型并对其进行仿真是对一个系统进行研究的有效手段。

二. 研究现状

1.风力发电系统的组成和原理

风力发电包含了由风能到机械能和由机械能到电能两个能量转换过程，因此风力发电技术是涉及机械传动、空气动力学、自动控制、力学等多学科的系统工程，有较强的综合性。风电系统不是单一的机制，而是多个学科的综合机制。图1为风电系统的模型结构图：

因此风力发电机组是一个复杂的非线性系统,想要建立其精确的动态模型是非常不容易的，考虑的因素越多,系统的阶次越高,并且各种被详细考虑因素的动态响应相差很大,会导致风力发电机组成为一个病态的系统。对于风力发电系统这个复杂系统，要考虑的因素使很多动态模型的精确性很难保证，因此它的建模一直是研究的难点。

2.风力发电机组的建模方法