基于PID控制的风力发电系统MATLAB仿真与分析

资 源 简 介

本项目利用MATLAB构建三相可控整流直流风力机发电系统的仿真模型，实现变风速下的风力机运行模拟与整流控制。通过PID控制器调节整流输出的电压与电流，优化系统稳定性与电力传输效率。

详 情 说 明

基于PID控制的三相可控整流直流风力机发电系统仿真与分析

项目介绍

本项目构建了一个直流风力机完整发电系统的仿真模型。核心目标在于模拟变风速条件下，风力机的运行特性、三相可控整流转换过程以及直流侧的电力传输。系统采用PID控制器对整流输出的电压与电流进行精确调节，以实现发电系统的稳定控制，并对系统动态性能与电能输出质量进行分析。

功能特性

• 风力机动态仿真：仿真不同风速（恒定或时变）输入下，风力机的机械转矩与转速的动态变化过程。
• 三相PWM可控整流：模拟三相PWM可控整流器的工作过程，包括其触发信号的控制逻辑。
• PID闭环控制：设计了PID调节器，用于控制整流侧的输出电压或电流，确保系统在各种工况下的动态稳定性。
• 系统性能分析：对系统输出的电能进行功率分析，包括功率因数、波动率等关键性能指标的对比与评估。
• 结果可视化：提供丰富的波形结果，如电压、电流、转速、功率、控制信号等，用于深入分析系统的响应与调节特性。

使用方法

1. 设置仿真参数：在运行仿真前，根据需要修改风速数据（如恒定值或时变序列）、风力机参数（叶片半径、空气密度等）、整流电路参数（滤波电感、电容、负载等）以及PID控制器的参数。
2. 运行主仿真程序：执行主程序文件以启动仿真。仿真将根据设定的参数计算系统动态响应。
3. 查看与分析结果：仿真结束后，程序会自动生成并显示各类波形图与性能指标数据。用户可据此分析系统在不同风速条件下的运行状态、PID控制效果以及整体发电性能。

系统要求

• 软件平台：本项目基于 MATLAB / Simulink 环境开发与测试。
• 必需工具包：正常运行需要 MATLAB、Simulink 以及 Simscape Electrical（原名 SimPowerSystems）工具包的支持。

文件说明

主程序文件整合了系统的核心仿真流程。它负责完成风力机气动特性的计算、三相整流桥与PWM控制信号的生成、PID控制器的闭环调节算法的执行，并对仿真过程中的关键电气量与机械量进行数据采集。最后，该文件调用绘图功能，将仿真结果以波形曲线的形式可视化呈现，并计算输出系统的关键性能指标，从而实现对整个发电系统工作过程的全面仿真与分析。