使用MATLAB仿真基于双馈感应发电机的调速控制系统

资 源 简 介

本项目利用MATLAB实现了双馈感应发电机（DFIG）的调速控制仿真系统。通过转子侧变流器的矢量控制策略，精确调节发电机转速，确保其在风力发电等不同工况下的稳定运行。

详 情 说 明

基于双馈感应发电机运行特性的调速控制与仿真系统

项目介绍

本项目致力于开发一套针对双馈感应发电机（DFIG）的高性能速度调节与仿真系统。系统核心在于通过转子侧变流器的先进矢量控制策略，实现对发电机转速的精确调节，特别是在风力发电应用场景下。它能够模拟风速变化，通过动态调整转子电流，使发电机维持最佳叶尖速比，从而最大化风能捕获效率。系统还集成了过速保护、输出功率平滑以及电网频率支撑等关键辅助功能，为DFIG在各种工况下的稳定、高效运行提供全面的解决方案。

功能特性

• 核心调速控制：采用矢量控制技术，实现对DFIG转速的快速、精确闭环控制。
• 最大风能追踪：根据模拟风速信号，自动调节转速以维持最佳叶尖速比，确保最大功率点跟踪（MPPT）。
• 先进控制算法：融合滑模变结构控制与自适应PID调节算法，增强系统的鲁棒性和动态响应性能，有效应对参数变化和外部扰动。
• 多运行模式支持：支持并网与孤岛两种典型运行模式，适应不同的电网条件。
• 综合保护与支撑功能：内置过速保护机制，具备功率输出平滑能力，并可响应电网频率参考值，提供频率支撑。
• 全面仿真与分析：输出详细的动态响应曲线、功率特性报告、稳定性分析图谱（如伯德图、奈奎斯特图）以及系统性能指标，为控制器优化提供数据支持。

使用方法

1. 配置仿真参数：在主运行脚本中，设置或修改初始参数，包括发电机额定参数、控制算法参数（如PID增益、滑模面参数）、风速模拟数据序列、电网频率参考值及运行模式。
2. 启动仿真：运行主脚本，系统将开始执行DFIG调速控制的动态仿真。
3. 观察与记录结果：仿真过程中，实时数据将被记录。仿真结束后，系统会自动生成并显示关键的输出结果，如转速调节曲线、功率输出波形等。
4. 分析性能：根据输出的性能指标（超调量、调节时间）和稳定性分析图表，评估当前控制策略的有效性。参考系统生成的优化建议，可进一步调整控制参数，重新仿真以验证改进效果。

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11, Linux distributions, 或 macOS。
• 软件环境：MATLAB R2020a 或更高版本，必须安装 Simulink 组件。
• 硬件建议：至少 4GB 内存（推荐 8GB 或以上），足够的硬盘空间用于存储仿真数据与结果。

文件说明

主运行脚本集成了项目的核心仿真与控制逻辑。其主要功能包括：初始化双馈感应发电机模型及风电系统运行环境；载入或生成风速、负载等模拟输入数据；调用并执行基于矢量控制的转速调节器算法，该算法综合了滑模控制与自适应PID策略；实时计算并输出转子侧变流器的控制信号；运行完整的动态仿真流程，并最终负责结果的汇集、可视化图形的绘制以及系统性能的分析与报告生成。