基于风力光伏超级电容的混合三相逆变器控制策略simulink建模与仿真,包含MPPT和PID控制器

1.课题概述

基于风力光伏超级电容的混合三相逆变器控制策略simulink建模与仿真。混合发电系统结合了风力发电、光伏发电和超级电容储能，三相逆变器将直流电转换为交流电并入电网或供给负载。MPPT 用于使风力发电机和光伏电池板工作在最大功率点，PID 控制器则用于调节逆变器输出，确保系统稳定运行。

2.系统仿真结果

3.核心程序与模型

版本：Matlab2024b,Matlab2022a

 
% 更新离散状态的函数，是核心控制算法的实现部分
function sys=mdlUpdate(t,x,u)
    % 获取当前的转速W(n)
    W1=u(1);    
    % 获取当前的功率P(n)
    P1=u(2);    
    % 获取上一步的转速W(n-1)
    W0=x(1);    
    % 获取上一步的功率P(n-1)
    P0=x(2);    
    % 获取上一步的占空比，占空比是需要调整的对象
    d=x(3);     
    % 定义干扰步长，用于调整占空比
    step=0.00001;   
    % 计算当前转速与上一步转速的差值
    dW=W1 - W0;   
    % 计算当前功率与上一步功率的差值
    dP=P1 - P0;   
    % 定义一个最小功率变化阈值
    dPmin=0;
 
    % 根据功率和转速的变化情况调整占空比
    if dP>dPmin
        % 如果功率增加
        if dW>0
            % 且转速也增加，减小占空比
            d =d -step;
        else            % dW <= 0
            % 转速减小，增加占空比
            d =d +step;
        end
    elseif dP<dPmin
        % 如果功率减小
        if dW>0
            % 且转速增加，增加占空比
            d =d +step;
        else            % dW <= 0
            % 转速减小，减小占空比
            d =d -step;
        end
    % else              % dP=0
    %     d =d ;        %不干扰、再观察
    end
 
    % 更新状态变量
    x(1)=u(1);
    x(2)=u(2);
    x(3)=d ;
minate

4.系统原理简介

混合发电系统结合了风力发电、光伏发电和超级电容储能，三相逆变器将直流电转换为交流电并入电网或供给负载。MPPT 用于使风力发电机和光伏电池板工作在最大功率点，PID 控制器则用于调节逆变器输出，确保系统稳定运行。 风力发电系统 风力发电系统的 MPPT 控制目标是通过调整风力发电机的转速，使风机捕获的风能最大。常见的 MPPT 方法有功率信号反馈法、叶尖速比控制法和爬山法等。爬山法通过不断地小幅改变风力发电机的转速，观察功率的变化方向，然后朝着功率增加的方向继续调整转速，直到找到最大功率点。 例如最佳叶尖速比法，通过控制风力发电机的转速，使叶尖速比保持在能获取最大功率的最佳值附近。根据风力机的功率特性曲线，在不同风速下都有一个对应的最佳转速，以实现最大风能捕获。 光伏发电系统 光伏发电系统的MPPT控制是通过调整光伏电池板的工作电压或电流，使其输出功率最大。 超级电容的控制 超级电容作为储能装置，用于平衡风力发电和光伏发电的功率波动。其控制策略主要是根据系统的功率需求和超级电容的荷电状态（SOC）来决定充放电状态： 充电控制：当风力发电和光伏发电的总功率大于负载需求时，多余的功率用于给超级电容充电。通过控制充电电流，使超级电容的 SOC 保持在合适的范围内。 放电控制：当风力发电和光伏发电的总功率小于负载需求时，超级电容放电以补充不足的功率。同样，通过控制放电电流，确保超级电容的 SOC 不会过低。