【Simulink教程案例44】使用simulink实现基于风力发电控制系统

本教程详细介绍了如何使用Simulink搭建风力发电控制系统的模型,包括powergui、DFIG Wind Turbine风力电机、电网连接和测量模块等。通过Simulink的建模和仿真,可以研究风力发电机组的性能,优化控制策略,提高风能利用率。

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### 关于Simulink风力发电机感应发电机的模型与仿真 在MATLAB/Simulink环境中构建双馈风力发电机(DFIG)模型能够有效模拟其在不同工况下的行为。为了实现这一目标,通常会采用模块化的方法来搭建整个系统,包括机械部、电气部以及控制策略。 #### 构建基础模型 对于双馈风力发电机而言,首先要考虑的是风机本身的物理特性及其与电网连接的方式。这涉及到转子侧变流器(RSC),定子直接接入三相交流电网,而直流母线则通过网侧变流器(GSC)维持稳定电压水平[^1]。 ```matlab % 创建一个新的Simulink模型文件 new_system('WindTurbineModel'); open_system('WindTurbineModel'); % 添加必要的库组件到模型中 add_block('simulink/Blocks/Subsystem','WindTurbineModel/Wind Turbine Subsystem') ``` #### 风机动力学方程设置 接下来定义风机的动力学参数,如叶片角度、空气密度等,并将其转换成相应的扭矩输入给电动机。这部可以通过查阅相关文献获取具体数值范围并据此调整模型中的变量[^3]。 ```matlab % 设置初始参数 air_density = 1.225; % kg/m^3 标准大气压下海平面处的空气密度 blade_pitch_angle = pi / 6; % 初始桨距角 (rad) % 计算理论最大功率系数Cp_max cp_lambda_optimal = ... ; % 最优尖速比对应的λ* lambda_ratio = cp_lambda_optimal * blade_pitch_angle; cp_max = 0.48 - 0.07*lambda_ratio + 0.009*lambda_ratio^2; % 将这些计算结果作为信号源加入到模型里... ``` #### 控制逻辑设计 最后一步是实施有效的控制系统以确保最佳的能量捕获效率及平稳运行状态。常见的做法是在RSC端引入矢量控制算法,而在GSC一侧采取PI调节机制来保持DC链路电容器两端电压恒定[^4]。 ```matlab % 定义控制器增益Kp,Ki kp_rsc = 1e-3; ki_rsc = 1e-4; % 实现比例积环节 integrator = tf([kp_rsc ki_rsc],[1 0]); % 应用于实际项目时还需进一步优化上述参数的选择过程... ```
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