基于扰动观测法的风力发电MPPT控制MATLAB仿真

资 源 简 介

该项目通过MATLAB实现风力发电系统的最大功率点跟踪（MPPT）控制仿真，利用扰动观测法动态调整发电机负载，确保风机在不同风速下保持最优功率输出。模型包含风能转换系统动态分析与控制策略验证。

详 情 说 明

基于扰动观测法的风力发电系统最大功率点跟踪（MPPT）控制仿真

项目介绍

本项目采用MATLAB实现风力发电系统的最大功率点跟踪（MPPT）控制仿真，核心算法为扰动观测法（Perturb and Observe）。通过建立风能转换系统（WECS）的动态模型，模拟风机在不同风速条件下的运行特性，并利用实时控制策略调整发电机工作点，使系统始终追踪最大功率输出。项目集成了风速模拟、风机特性计算、功率跟踪控制与可视化分析等功能，为风力发电控制算法研究提供完整的仿真平台。

功能特性

• 风速模拟模块：支持恒定风速、阶跃变化与随机波动三种风速场景
• 风机特性建模：基于贝茨理论计算风能捕获功率，嵌入功率系数-叶尖速比特性曲线
• 扰动观测法控制：通过周期性扰动与功率变化观测，动态调整叶尖速比以逼近最大功率点
• 实时性能分析：输出功率曲线、跟踪轨迹动画、控制信号及量化性能指标（捕获效率、响应时间）
• 可视化交互：动态展示功率-转速平面上的工作点移动过程与功率系数变化关系

使用方法

1. 在main.m中设置风速模式（恒定/阶跃/随机）及参数（持续时间、幅值）
2. 配置风机物理参数：叶片半径、空气密度、功率系数表
3. 调整控制参数：扰动步长、采样间隔、系统惯性时间常数
4. 运行主程序，观察实时生成的功率输出曲线与MPPT跟踪动画
5. 查看生成的性能分析图表及指标数据

系统要求

• MATLAB R2018a或更高版本
• 需安装MATLAB基础模块及Simulink（用于动态仿真）
• 推荐内存4GB以上，确保流畅运行动画渲染

文件说明

主程序封装了完整的仿真流程，包括风速数据生成、风机模型初始化、控制系统执行及结果分析。具体实现了风速输入信号的构建，基于气动方程的风机功率特性计算，采用扰动观测策略进行最大功率点搜索的控制逻辑，以及多维度输出结果的图形化展示与性能评估功能。