Simulink开发项1000例实战专栏--实例70：基于Simulink的储能系统在电网调峰场景下的具体模型仿真搭建

 % 创建锂电池模型

    
 battery = simscape.Electrical.Sources.Battery;
    
 battery.Capacity = 100e3; % 单位：Wh
    
 battery.Voltage = 400; % 单位：V
    
 battery.InternalResistance = 0.01; % 单位：Ω
    
 battery.MaxChargingPower = 50e3; % 单位：W
    
 battery.MaxDischargingPower = 50e3; % 单位：W
    
 battery.Efficiency = 0.9; % 效率
    
    
    
    

 * 展开“Simscape > Electrical > Specialized Power Systems > Fundamental Blocks > Power Electronics”。
 * 拖动“DC-AC Converter (Three-Phase)”模块到工作区。

 * 双击DC-AC转换器模块，设置以下参数： 
   * **输入电压（Input Voltage）** ：400 V DC
   * **输出电压（Output Voltage）** ：400 V AC
   * **开关频率（Switching Frequency）** ：10 kHz
   * **最大功率（Max Power）** ：50 kW

 % 创建DC-AC转换器模型

    
 pcs = simscape.Electrical.PowerConverters.DC_AC_Converter;
    
 pcs.InputVoltage = 400; % 单位：V
    
 pcs.OutputVoltage = 400; % 单位：V
    
 pcs.SwitchingFrequency = 10e3; % 单位：Hz
    
 pcs.MaxPower = 50e3; % 单位：W
    
    
    
    

 function [u] = pid_controller(e, e_int, e_diff, Kp, Ki, Kd, dt)

    
     % 更新积分项
    
     e_int = e_int + e * dt;
    
     
    
     % 计算微分项
    
     e_diff = (e - e_diff) / dt;
    
     
    
     % 计算控制信号
    
     u = Kp * e + Ki * e_int + Kd * e_diff;
    
     
    
     % 返回控制信号
    
 end
    
    
    
    

 * 在Simulink模型中，拖动“Fcn”模块到工作区。
 * 将`pid_controller.m`函数关联到“Fcn”模块，确保其能够根据误差信号计算控制信号。

 * 使用“Step”模块生成参考信号，模拟电网负荷的变化。
 * 使用“Sum”模块计算参考信号与实际负荷之间的误差。

 * 将PID控制器的输出连接到DC-AC转换器的控制输入端，用于调整储能系统的充放电功率。

 * 展开“Simscape > Electrical > Specialized Power Systems > Sources”。
 * 拖动“Three-Phase Source”模块到工作区。

 * 双击三相电源模块，设置以下参数： 
   * **电压（Voltage）** ：400 V
   * **频率（Frequency）** ：50 Hz
   * **功率（Power）** ：100 kW

 % 创建三相电源模型（电网）

    
 grid_source = simscape.Electrical.Sources.ThreePhaseSource;
    
 grid_source.Voltage = 400; % 单位：V
    
 grid_source.Frequency = 50; % 单位：Hz
    
 grid_source.Power = 100e3; % 单位：W
    
    
    
    

 * 展开“Simscape > Electrical > Specialized Power Systems > Elements”。
 * 拖动“Three-Phase Load”模块到工作区。

 * 双击三相负荷模块，设置以下参数： 
   * **电阻（Resistance）** ：1 Ω
   * **电感（Inductance）** ：0.01 H

 % 创建三相负荷模型

    
 load = simscape.Electrical.Loads.ThreePhaseLoad;
    
 load.Resistance = 1; % 单位：Ω
    
 load.Inductance = 0.01; % 单位：H
    
    
    
    

 * 将电池的正负极分别连接到DC-AC转换器的直流侧输入端。

 * 将DC-AC转换器的交流侧输出端连接到三相电源的输出端。

 * 将三相电源的输出端连接到三相负荷的输入端，形成完整的电力系统。

 * 从Simulink库中拖动多个“Scope”模块到工作区，用于实时观察以下变量的变化： 
   * 储能系统的充放电功率
   * 电网频率
   * 负荷功率
   * 电池SOC（荷电状态）

 * 将储能系统的充放电功率、电网频率、负荷功率等信号连接到相应的Scope模块，以便在仿真过程中实时查看这些变量的变化情况。

 * 点击Simulink模型窗口上方的“Simulation”选项卡，选择“Model Configuration Parameters”。
 * 在弹出的对话框中，设置仿真时间为1小时（3600秒），以模拟一天内的电网负荷变化。

 * 选择适合的求解器（如`ode45`），以确保仿真的准确性和稳定性。

 set_param(gcs, 'StopTime', '3600'); % 仿真时间为1小时

    
 set_param(gcs, 'Solver', 'ode45'); % 使用ode45求解器
    
    
    
    

 * 在负荷高峰期，储能系统应释放能量，向电网提供功率；在负荷低谷期，储能系统应吸收能量，储存多余的电能。

 * 通过储能系统的快速响应，电网频率应保持在50 Hz左右，波动范围应在允许范围内。

 * 储能系统的参与应使负荷曲线更加平稳，减少高峰时段的电力短缺和低谷时段的资源浪费。

 * 电池的SOC应在合理范围内波动，避免过度充放电，确保电池的使用寿命。

 * 如果系统响应过慢或存在振荡，可以通过调整PID控制器的比例增益 KpKp​、积分增益 KiKi​ 和微分增益 KdKd​ 来优化性能。通常，可以先增加 KpKp​，然后逐渐增加 KiKi​，最后根据需要调整 KdKd​，直到系统达到理想的响应速度和稳定性。

 * 使用MATLAB中的优化工具箱（如`fmincon`）进行自动参数调优。定义一个优化目标函数，最小化储能系统的充放电误差、电网频率波动等指标。