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风电永磁同步电机simiulink/matlab仿真 复现的一个simulink风电永磁直驱同步电机并网系统模型，做风电有关算法的时候可以用到， 机侧和网侧均采用SVPWM控制， 机侧做好了MPPT风能跟踪算法： 使用Crowbar电路兼顾低压穿越功能

最近在折腾风电系统仿真，复现了个挺有意思的永磁直驱同步电机并网模型。这个Simulink模型麻雀虽小五脏俱全，机侧网侧双闭环玩得飞起，MPPT算法和低压穿越功能都实装了。咱们今天就拆开看看这个模型的骨架，顺便撸几段核心代码。

先看整体架构（图1）。风力机经增速箱驱动永磁同步电机，机侧变流器负责把晃荡的风能转成稳定的直流电，网侧变流器再把直流逆变成工频交流怼进电网。重点在两个变流器的SVPWM控制策略，这玩意儿比传统PWM能提升15%左右的电压利用率。

机侧控制核心是MPPT算法，咱们用黄金分割法实现风能最大跟踪。核心代码长这样：

function duty = MPPT_GS(v_prev,p_prev,v_step) persistent a b; if isempty(a) a = 0.4; % 初始区间左边界 b = 0.8; % 初始区间右边界 end ratio = (sqrt(5)-1)/2; x1 = b - ratio*(b-a); x2 = a + ratio*(b-a); % ...后续功率比较逻辑... end

这段代码实现了黄金分割法的核心迭代逻辑。通过持续比较x1和x2点的输出功率，动态缩小搜索区间。注意这里的v_step参数用来设置电压扰动步长，实战中建议取额定电压的2%-5%。太大会震荡，太小跟踪慢。

网侧变流器的电压外环用了个改进型PI控制器：

%% 电压外环参数 Kp = 0.12 * C_dc / (3*U_grid*T_sw); Ki = 0.5 * Kp / T_sw;

这个参数整定公式来自电网阻抗匹配原则，比传统试凑法靠谱得多。其中Cdc是直流母线电容，Tsw是开关周期。实际调试时记得监测并网电流THD，建议控制在3%以内。

重点说下Crowbar电路的低压穿越实现（图2）。当检测到直流母线电压低于0.7pu时，触发晶闸管把卸荷电阻接入电路：

if V_dc < 0.7*V_dc_rated crowbar_flag = 1; GTO_pulse = 1; // 触发晶闸管 elseif V_dc > 0.85*V_dc_rated crowbar_flag = 0; GTO_pulse = 0; // 关闭触发 end

这个滞环控制策略能有效避免频繁投切。注意卸荷电阻取值要满足P=V²/R ≤ 机组额定功率的120%，否则可能烧毁电阻。仿真时建议用可变电阻模拟散热过程。

调试时遇到个坑爹问题：SVPWM模块的载波频率设置必须与控制系统采样周期严格同步。有次手滑设了5kHz载波配2ms控制周期，直接导致电流波形碎成马赛克。后来改成死区时间=0.2*T_sw才稳定下来。

最后给个仿真结果（图3），在风速突变场景下，直流母线电压波动控制在±8%以内，并网电流谐波失真2.7%，MPPT跟踪效率达98.4%。模型里还藏着个小彩蛋——风速模型用了个改进的韦布尔分布生成器，比普通随机信号更贴近真实风场特性。

代码仓库里已经上传了模型文件，注意Simulink版本要2020b以上。下次准备给这个模型加个虚拟同步机控制，到时候再跟大家唠怎么让风电装出火电的质感。