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为了满足风力发电技术的开发需要，在实验室条件下研究开发风力发电电气控制，本文设计并搭建了一套风场与风力机模拟系统。本文首先通过对自然风变化规律的研究，提出了一种基于谱密度分析的自回归风速模型。同时在风力机空气动力学分析的基础上，选用基于叶素理论的风轮建模方法建立了风力机转矩计算模型。通过MATLAB软件对上述两种模型的仿真研究，证明其能够准确反映风速的变化规律和风力机的运行特性。以上述两种模型为核心，本文设计了一套完整的风场与风力机模拟系统，包括相应的硬件系统和软件程序。其中，软件程序能够根据用户需求，结合风机主控制系统指令，真实地模拟风力机在不同风况下的实际运行状态，计算风力机的实时风轮转矩。相应的硬件机构则根据程序指令驱动直流电机，实现风力机动态输出特性的模拟。最后，本文联合风机主控制系统和变频器控制系统，在变速恒频风力发电系统实验平台下对所建立的风场与风力机模拟系统进行了稳定运行及动态跟踪实验，实验结果证明了本模拟系统的实用性和有效性。风场与风力机模拟系统的实现，为实验室环境下对风力发电系统的整体研究提供了一套完整的辅助解决方案。