风能对于解决全球能源和环境问题有着重要的意义,风力发电已成为各国学者研究的重点。由于风力发电机现场实验所需的经费多、历时长,有必要在实验室构造一个风力机特性模拟实验平台,这对推动风力发电的研究和开发有着重要意义。本文选用直流电动机来模拟风力机,采用控制转矩的方法来模拟风力机的转速-转矩特性。在系统建模仿真的基础上,采用西门子直流调速装置和单片机构成控制硬件,编制了相应的控制软件,实现了风力机的直流电动机模拟。实验结果、仿真结果及理论分析相吻合,表明本文基于直流电动机的风力机模拟是正确的和可行的,为后续风力发电系统的研究奠定了良好的基础。本文的主要工作包括:⑴从装机容量、发展状况以及技术特点等几个方面对国内外风力发电现状作了较为全面的综述,分析了风力机的运行特性和风力发电机组的运行区域,对比多种风力机的模拟方案,最终确立了风力机的直流电动机转矩模拟方案。⑵基于MATLAB建立了风力机模拟器各组成部件的仿真模型,对风力机模拟器进行了较为全面的仿真研究,验证了风力机模拟器与实际风力机机械特性的一致性以及电压前馈和励磁补偿对电网电压波动的抑制作用。⑶对风力机模拟器的硬件电路进行了细致的分析与设计。介绍了软件设计总体思路,给出了主程序和部分子程序的流程图,编制了相应的C语言源程序,实验结果、仿真结果及理论分析相吻合,验证了模拟方法的正确性和可行性。