MATLAB仿真：基于电力电子的同步发电机控制系统

资 源 简 介

本项目使用MATLAB/Simulink构建同步发电机仿真模型，集成AC/DC与DC/AC转换模块，通过PWM与PID控制算法实现电压、频率与功率的精确调节，支持动态响应分析及系统性能评估。

详 情 说 明

基于电力电子组件的同步发电机模拟与控制系统

项目介绍

本项目是一个用于模拟与仿真同步发电机特性的高级控制系统。它利用电力电子技术，通过AC/DC和DC/AC转换模块构建虚拟同步发电机，实现对电压、频率和功率的精准控制。系统结合计算法PWM调制与PID控制算法，能够仿真同步发电机在不同工况下的动态响应，评估其稳态与暂态性能，并对控制系统的稳定性和鲁棒性进行深入分析。

功能特性

• 同步发电机特性模拟：精确模拟同步发电机的电气特性与机械动态。
• 计算法PWM控制：采用先进的计算法实现脉宽调制，确保高效的能量转换。
• 多变量PID控制：对电压、频率、功率等多个物理量进行独立或协同的PID调节。
• 动态工况仿真：支持负载阶跃变化、电网扰动等多种动态场景的模拟。
• 实时波形与数据分析：输出关键电气量的实时波形，并计算系统的动态响应指标。
• 性能评估与报告生成：自动分析控制性能（如超调量、调节时间）并进行谐波分析。

使用方法

1. 参数配置：在运行主程序前，设置同步发电机的额定参数（如电压、功率、转动惯量）。
2. 负载与扰动定义：输入负载变化曲线或阶跃信号，以及电网扰动模拟信号。
3. 控制参数整定：根据需求调整PID控制器的增益以及PWM的调制参数。
4. 运行仿真：启动主程序，系统将自动进行仿真计算。
5. 结果分析：查看生成的实时波形、动态响应曲线及性能评估报告。

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11 或 Linux（Ubuntu 18.04及以上）
• 软件环境：MATLAB R2020a 或更高版本
• 必备工具箱：Simulink, Control System Toolbox, SimPowerSystems (或 Simscape Electrical)
• 硬件建议：至少4GB内存，推荐8GB或以上；需要支持MATLAB的处理器。

文件说明

主程序文件集成了系统的核心仿真与控制功能。它负责读取用户设定的发电机参数、负载条件及控制参数，构建完整的同步发电机模拟系统。通过调用计算法PWM生成模块和PID控制算法，实现对虚拟发电机的实时控制，并执行动态仿真。仿真过程中，它计算并记录电压、电流、频率、功率等关键电气量的波形数据，同时分析系统的动态响应特性。最后，该文件会综合所有仿真结果，输出性能指标评估报告，包括控制效果的定量分析和波形图。