MATLAB环境下直驱式永磁同步风力发电系统滑模控制仿真平台

资 源 简 介

本项目基于MATLAB/Simulink搭建了完整的风力发电系统仿真平台，包含四分量风速建模、风力机气动传动链耦合仿真，以及发电机侧变流器的滑模控制器设计，实现了最大功率点跟踪和系统稳定控制。

详 情 说 明

基于风速模型的直驱式永磁同步风力发电系统滑模控制仿真与分析平台

项目介绍

本项目构建了一个面向直驱式永磁同步风力发电系统的综合性仿真分析平台。平台集成了高精度风速建模、风力机-传动链动态耦合、发电机侧变流器的先进滑模控制策略，以及电网故障工况测试功能。通过李雅普诺夫稳定性理论指导控制器设计，旨在实现对风能的最大功率跟踪，并提升系统在电网扰动下的鲁棒性与故障穿越能力。

功能特性

1. 高精度风速建模：合成包含基本风、阵风、渐变风与随机湍流分量的四分量风速序列，模拟真实风资源特性。
2. 风机系统动态仿真：耦合风力机气动特性与传动链两质量块模型，精确模拟从风能捕获到机械能转换的全过程。
3. 滑模控制器设计：实现基于趋近律的发电机侧变流器滑模控制，内置抖振抑制机制，确保快速响应与鲁棒性能。
4. 运行工况测试：支持最大功率点跟踪（MPPT）稳态运行与电网电压跌落故障暂态工况的仿真测试。
5. 可视化分析界面：提供风速时序、功率曲线、控制器状态变量相轨迹等多维度动态响应可视化，并输出跟踪误差、抖振幅度、稳定性分析等量化指标。

使用方法

1. 配置仿真参数：在指定区域设置风资源、风机、发电机及控制器参数。
2. 选择运行模式：设定为MPPT正常模式或电网故障测试模式（需定义跌落幅度与持续时间）。
3. 启动仿真：运行主程序，平台将自动完成系统动态响应计算与控制器性能评估。
4. 结果分析：查看生成的动态曲线与性能报告，进行稳定性分析与不同控制策略的对比。

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11 或 Linux（Ubuntu 18.04+）
• 软件环境：MATLAB R2020b 或更高版本，需安装 Simulink 与 Control System Toolbox
• 硬件配置：推荐内存 ≥ 8 GB，处理器为 Intel i5 或同等性能以上

文件说明

主程序文件集成了系统的核心仿真流程与控制逻辑。其主要功能包括：初始化风电场与发电机的物理参数，构建四分量组合风速模型；执行风力机与传动链的联合动态仿真；调用滑模控制器模块，计算变流器所需的控制信号以实现最大功率跟踪；模拟电网电压跌落故障场景，测试系统的暂态响应；最后，对仿真结果进行可视化呈现，并计算关键性能指标用于评估控制策略的有效性与鲁棒性。