光伏并网逆变器建模和仿真研究概要

三电平光伏并网逆变器的设计和仿真三电平光伏并网逆变器是一种逆变器，可将光伏发电系统产生的直流电转换为交流电并注入电网中。

相较于传统的两电平逆变器，三电平逆变器具有较低的谐波畸变、较高的效率以及较低的损耗。

本文将主要介绍三电平光伏并网逆变器的设计和仿真。

首先，我们需要了解三电平光伏并网逆变器的工作原理。

该逆变器采用全桥拓扑结构，通过PWM控制技术将直流电转化为交流电。

在三电平拓扑中，单个逆变器开关可以处于三个可能的状态之一，产生三个不同的输出电平。

通过合理的控制逆变器开关状态，可以实现更接近纯正弦波形的输出。

接下来，我们需要进行三电平光伏并网逆变器的设计。

设计的关键步骤包括选择逆变器拓扑、选择开关器件以及设计控制策略。

逆变器拓扑的选择可以参考现有的研究成果和文献，如全桥拓扑、H桥拓扑等。

开关器件的选择需要考虑功率损耗、效率、成本等因素。

对于控制策略的设计，可以采用比例积分控制器，根据输入输出电流电压进行调节和控制。

设计完成后，我们可以使用电路仿真软件进行三电平光伏并网逆变器的仿真。

常用的电路仿真软件包括PSIM、Simulink等。

通过仿真，可以验证逆变器的性能以及输出波形是否满足要求。

在仿真过程中，需要输入逆变器的直流电源电压、负载的电阻值以及逆变器的控制信号等参数，以获取准确的仿真结果。

总结起来，三电平光伏并网逆变器的设计和仿真需要进行逆变器拓扑选择、开关器件选择以及控制策略设计等关键步骤，并可以通过电路仿真
软件进行验证。

这种逆变器在光伏发电系统中具有重要的应用价值，可以提高发电系统的效率和稳定性。

光伏并网逆变器复用技术仿真研究摘要：光伏并网逆变器的富余功率容量可以补偿非线性负载的谐波电流。

采用能量回馈MPPT算法能够将有功功率逆变器控制与光伏电池输出电压控制结合起来，达到较高的能量效率。

利用FBD算法能够实时检测非线性负载电流中的谐波成分，并加以补偿。

仿真模型和结果验证该方法的有效性。

关键词：光伏电池；并网逆变器；有源电力滤波器；最大功率点跟踪引言目前，全世界共同面临的能源短缺与全球气候变化已经成为制约经济发展，甚至威胁人类生存的重大问题。

现代工业的发展给电网带来了大量的谐波电流污染，致使电能利用效率降低，损耗严重。

取之不竭的太阳能成为最有发展前途的新能源之一。

太阳能光伏电池组的并网逆变器是按照最大功率需求设计的，工作中极少满负荷运行，夜晚时段更是处于空载状态。

有源电力滤波器（ActivePowerFilter，APF）对于解决谐波问题具有技术优势，但因价格昂贵其应用受到很大限制。

利用光伏并网逆变器的功率余量代替APF，补偿电网中的谐波电流，可以提高设备利用率，减少电网损耗，实现"开源"和"节流"并举，有重大的经济效益和技术优势。

本文以三相光伏并网逆变器的复用技术为重点，在Matlab/Simulink环境下建立了光伏电池组的仿真模型，研究了最大功率点跟踪（MaximumPowerPointTracking，MPPT）控制、电网谐波电流检测算法、逆变器输出电流控制算法，能够实现光伏电池的有功功率并网发电同时兼顾无功补偿和谐波治理，仿真模型和结果证明了这种方案的正确性，也为仿真技术在光伏并网和节能方面的应用开辟了新的应用领域。

1光伏电池组I-V特性光伏电池单元由同一半导体基体上的多个串、并联的PN结组成，在无光照条件下与普通二极管特性一样，只有在光线照射下才能产生电势。

光伏电池单元可以用光生电流源与旁路二极管表示，为了更接近实际情况加入了结电容、分布电阻等参数，其等效电路如图1所示。

光伏发电并网系统建模与仿真【摘要】:为开展太阳能光伏发电并网系统的研究，本文通过电压空间矢量脉宽调制SVPWM技术其谐波小、直流侧电压利用率高、算法简单、等特点应用于光伏发电系统中的方法,能够提高对光伏电池输出直流电压的利用，从而达到改善整个光伏发电系统的性能。

【关键词】：光伏并网系统； SVPWM技术1．光伏并网发电系统结构三相光伏并网发电系统包括以下三个部分:光伏阵列模块、逆变器、控制器和电网,图1是光伏并网发电系统结构图，图中光伏电池板接受太阳光照射,将太阳能转换成直流电,经并网逆变器逆变为交流电与配电网络并网运行.图1 光伏并网发电系统结构图1.1。

光伏电池数学模型光伏电池是光伏电源的最小单元，通常将一系列小功率的光伏电池组成光伏组件，再根据功率等级通过串并联形成光伏阵列、得到光伏电源。

光伏电池的基本结构是能够将光能转换为电能的PN结,图2显示了其精确的等效模型，由光生电流源、二极管、串联和并联电阻组成。

光伏电池产生的光生电流Ｉph与光照强度λ成正比,流经二极管的电流、I d随着结电压Ｕd及逆向饱和电流Ｉsat的不同而变化。

图2 光伏电池的等效电路相应的U -I 特性为:()[1]s q U IR sAkTph d shU IR I I I eR ++=---(1.1）式中,玻尔兹曼常数k=1.38×10-23J/K;q=1.6×10—19C ，为电子的电荷量；T 为温度；R sh 和R s 为并联和串联电阻;A 为二极管的理想因子,1≤A ≤2，当光伏电池输出高电压时A =1，当光伏电池输出低电压时A =2；ph I 和d I 分别为光生电流和流过二极管的反向饱和漏电流,ph I 和d I 是随环境变化的量，需根据具体的光照强度和温度确定。

工程上光伏电池的应用模型通常只采用供应厂商提供的几个重要参数，包括标准参数（光照强度21000/b S W m =,环境温度25b T C =︒）, sc I （光伏电池短路电流），m I (光伏电池最大功率点电流)，oc V （光伏电池开路电压)m V （光伏电池最大功率点电压）.根据以上参数，在工程精度的要求范围之内，建立工程应用的光伏电池数学模型，需要对表达式（2.1）做简化，随着外界环境的变化，推算出当前环境下（电池温度为 T ，光照强度为 S ）的光伏电池参数scc I ，occ V ，mm I ，mm V ，并求得此时光伏电池的I —U 特性曲线。

DC/DC与DC/AC,如图1所示。

图1光伏并网系统拓扑图Boost变流器结构如图2所示。

功率开关S的周期为T,导通时间t on,占空比d=t on/T,为说明论述的主要问题,本文以理想的Boost变流器为对象来分析建模。

在分析之前,作如下假设和规定: (1)功率MOSFET管输出电容忽略不计,开通电阻阻值为0,关断电阻为无穷大。

(2)二极管为理想二极管。

即导通电阻为0,关图2Boost电路模型采用三端开关器件模型法[6],将Boost变流器的MOSFET和二极管作为整体看成一个三端开关器件,如图3(a)、(b)所示,用端口的平均电压、平均电流的关系来表征该模型,如图4所示,然后把它们适当地嵌入到要讨论的对象中,变成平均值模型。

具体推导如下:图4平均值电路模型在[0,dT s]时段,开关S导通,D截止:i s(t)=I l;v cp(t)=v ap(t)在[dT s,T s]时段,开关S截止,D导通:i s(t)=0;v cp(t)=0在一个开关周期内积分,并求平均值<i s(t)>Ts=1T s(dT s0∫I l d t+T s dT s∫0d t)=d I l <v cp(t)>Ts=1T s(dT s0∫v ap(t)d t T s dT s∫0d t)=d v ap(t)为使模型进一步简化,将由占空比d控制的理想变压器取代受控电压源、电流源。

为保持替换前后等效,必须保证图3(a)所示二端口网络N的平均端口电压电流与原电路对应的平均电压、电流相图5理想变压器等效模型)>Ts=<v>Ts'<i(t)>Ts=<i>Ts(即(a)开关网络(b)等效三端器件图3二端口开关网络及其等效模型图6Boost大信号模型1.2.1逆变器交流侧模型对一台单相、两电平、硬开关、带LC滤波器的PWM逆变器,无论采用半桥还是全桥、单极性还是双极性调制,都可用图7所示的电路模型表示[7]。

光伏发电系统的建模与仿真研究随着人口的增加和经济的发展，对能源的需求和依赖日益增强，传统化石能源已经不能满足人们的需求，同时其排放的废气也对环境造成严重的污染。

因此，可再生能源逐渐受到人们的重视，其中光伏发电因其环保、可持续性和安全性等特点，已经成为了可再生能源中的主流。

在实际运行中，光伏发电系统的电气特性和光照条件会对其发电效率产生影响，因此需要对其进行建模和仿真研究，以提高系统的稳定性和适应性。

光伏发电系统的建模主要包括光伏电池建模、光伏电池组建模、光伏逆变器建模等。

光伏电池建模光伏电池是光伏发电的核心部件，因此对其进行详细的建模十分重要。

光伏电池建模可以简化为以下几个步骤：1. 光伏电池写出基本方程，包括光电流、反向饱和电流、产生的电流等。

2. 定义光伏电池的等效电路，包括电阻、电压源、电容等。

3. 通过数值计算的方法求出光伏电池组的输出电压和输出功率等参数。

光伏电池组建模光伏电池组建模是光伏系统建模的重要环节。

其建模可以简化为以下几个步骤：1. 将光伏电池连接起来形成电池阵列，定义其电路模型。

可以用串联模型或并联模型来表示电池阵列。

2. 定义电池阵列的输出电压和输出功率等参数，根据光照强度的变化来预测电池阵列的性能。

3. 通过数值计算的方法来求解电池阵列的输出电参数和输出功率等参数。

光伏逆变器建模光伏逆变器是将光伏电池组输出的直流电转换成交流电并输出到电网中的设备。

因此，光伏逆变器的建模也十分重要。

其建模可以简化为以下几个步骤：1. 根据逆变器的特性将其建模为一个电路模型，包括开关、电感、电容等。

2. 计算出逆变器的输出波形和输出功率等参数，并与电网的要求进行匹配。

3. 通过数值计算的方法来求解逆变器的输出参数和输出功率等参数。

仿真分析通过对光伏发电系统进行建模，可以进行系统的仿真分析。

仿真分析可以模拟出一定时间和光照条件下光伏发电系统的电气特性，进而预测其性能表现，并对其进行优化。

优化控制策略在光伏发电系统中，光照条件会对其发电效率产生影响。

光伏发电系统的建模与仿真分析随着环保意识的不断提高和可再生能源技术的不断发展，光伏发电系统正在逐步被人们所接受和利用。

在实际应用中，为确保光伏发电系统的稳定性和可靠性，建模和仿真分析是必不可少的步骤。

本文将就光伏发电系统的建模和仿真分析进行探讨。

一、光伏发电系统建模光伏发电系统主要由太阳能电池板、逆变器、支架、组串箱、电缆等组成。

建立光伏发电系统的数学模型需要考虑这些组成部分的物理特性。

以下为各组成部分的建模方法：1. 太阳能电池板的建模方法：太阳能电池板是光伏发电系统的核心部分，它将光线转化成直流电能。

太阳能电池板的数学模型应当考虑其内部电学特性和恒定阻抗和动态响应之间的关系。

常用的太阳能电池板数学模型包括等效电路模型和数学模型。

2. 逆变器的建模方法：逆变器是将太阳能电池板输出的直流电能转化为交流电能的设备，其数学模型应考虑堵转电流、失步电流、输出电压、输出电流等参数。

3. 支架和组串箱的建模方法：支架和组串箱是安装太阳能电池板的设备，其数学模型主要考虑支撑结构的稳定性、组串箱内部的接线和绝缘等特性。

4. 电缆的建模方法：电缆在光伏发电系统中作为输电和连接电网的部分，其数学模型主要考虑其电学特性和热特性。

以上为光伏发电系统各组成部分的建模方法，建立完整的光伏发电系统模型需要将各部分的数学模型进行整合。

二、光伏发电系统仿真分析在建立光伏发电系统的数学模型之后，通过仿真分析可以得到该系统的静态特性和动态响应。

1. 静态特性仿真分析静态特性主要包括电压、电流、电功率等参数，静态特性仿真分析可以求出光伏发电系统在不同光强、温度等条件下的输出特性，对光伏发电系统的电能输出效率进行评估。

2. 动态响应仿真分析动态响应包括瞬态响应和稳态响应两部分内容。

瞬态响应主要考虑系统在启动、光线强度变化、阴影、故障等异常情况下的响应情况。

稳态响应主要考虑系统在长时间工作状态下的稳定性和可靠性。

通过动态响应仿真分析，可以对光伏发电系统进行性能评估、设计优化，为系统的实际应用提供依据。

并网光伏发电系统的建模与控制研究随着能源危机的加剧和环境问题的日益严重，可再生能源逐渐成为全球能源发展的主要方向之一。

光伏发电作为一种清洁、可再生的能源发电方式，具有很大的潜力。

并网光伏发电系统是将光伏发电系统与电网相连接，实现双向能量传输与交互的一种方式。

然而，为了确保并网光伏发电系统的稳定运行和高效性能，建模与控制研究是非常重要的。

首先，建模是研究并网光伏发电系统的基础。

通过对光伏组件、逆变器和电网等各个部分的建模，可以清楚地了解它们之间的相互关系和工作原理。

光伏组件的建模主要包括对它的光电特性、输出特性和温度特性等进行建模。

逆变器的建模主要是对其的电压、电流和功率进行建模。

电网的建模主要是考虑功率负载和电压等级等因素。

通过建立准确的模型，可以进行系统性能分析、优化设计和控制算法的设计。

其次，控制是保障并网光伏发电系统稳定运行的关键。

控制算法需要能够实时监测光伏发电系统的状态，并根据监测结果进行调节和控制。

常见的控制策略包括最大功率点跟踪、电压调节和频率同步等。

最大功率点跟踪算法能够实时跟踪光伏组件的最大功率点，从而提高系统的效率和输出功率。

电压调节算法可以实时调整逆变器的输出电压，使其与电网保持稳定的电压匹配。

频率同步算法可以保证逆变器输出的频率与电网的频率一致，确保能量无缝地注入或者抽取。

另外，控制策略还需要考虑到系统的稳定性和可靠性。

针对系统存在的潜在问题，比如电压波动、电网故障等，需要设计相应的保护机制和调节措施。

例如，当电网出现故障时，需要能够及时切断光伏发电系统与电网的连接，避免对电网的影响。

此外，还需要考虑光伏发电系统的响应速度和动态性能，以便能够适应电网的变化和应对可能的异常情况。

最后，为了验证并网光伏发电系统的建模与控制研究成果，需要进行仿真和实验验证。

通过建立适当的测试环境和测试设备，可以模拟不同工况下的运行情况，验证建模和控制策略的有效性和可行性。

仿真和实验结果可以为进一步优化系统性能和改进控制策略提供参考。

东南大学硕士学位论文光伏并网逆变器建模和仿真研究姓名：唐金成申请学位级别：硕士专业：电机与电器指导教师：林明耀20080512摘要摘要随着Ｉ：业技术的迅猛发展，能源问题越米越受到人们的重视。

如何开发利用可再生资源以解决当前的能源危机成为一个热Ｉ’Ｊ话题。

人们普遍认为在目前可知的、并且已经得到比较广泛利用的可再生能源中，技术含量最高、最有发展前途的是太刖能。

太刖能利用的主流方向是光伏并网发电。

在光伏并网发电系统中，并网逆变器为核心。

因此，本文主要研究适用于光伏并网发电系统的逆变器。

论文首先描述了光伏电池的工作特性，研究了常见光伏阵列模型。

在此基础上，在ＭＡＴＬＡＢ仿真环境Ｆ，开发了光伏阵列通片ｊ仿真模型，分析了光伏阵列最人功率点的跟踪控制方法，最终采用干扰观测法实现了光伏阵列的最大功率点跟踪。

论文详细分析了Ｄｃ／Ｄｃ变换电路、ＤＣ／ＡＣ逆变电路的工作原理和ｒ作特性。

光伏并网发电系统中主电路参数的选择对于系统能否正常工作、系统输出电流波形质量的好坏有着重要的作用。

使＿｝｝ｊ舭ＴＬＡＢ中的ＰＯＷＥＲＳＹＳＴＥＭＢＬＯＣＫＳＥＴＳ工具软件建立了ＤＣ／ＤＣ变换电路、ＤＣ／ＡＣ逆变电路的动态模型．并进行了在开环和闭环谢种情况卜的仿真。

由ＤＣ／Ｄｃ变换电路、ＤＣ／ＡＣ逆变电路两个部分通过ＤＣＩｉｎｋ连接组成光伏并网逆变器。

通过对ＤＣ／ＤＣ变换电路的占空比调制实现了光伏阵列输出电压的控制，使光伏阵列运行在最大功率点。

通过对ＤＣ／ＡＣ逆变电路的舣环控制，以取得与电网电压同步的正弦电流输出和直流母线侧电压的稳定，其中电流内环采用滞环电流跟踪控制，电压外环采用ＰＩ控制。

最后，实验说明了仿真结果的止确性。

论文在给出孤岛效应危害的基础上，分析了目前常用的被动式、主动式孤岛检测方法，并采用并网电流幅值扰动法实现反孤岛效应。

【关键词】：建模，仿真，光伏并网，是大功率点跟踪，电流滞环控制，反孤岛效应ＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｅｏｐｌｅｐａｙｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｅｎｅｒｇｙ．Ｉｔｂｅｃｏｍｅｓａｈｏｔｔｏｐｉｃｔｈａｔｈｏｗｔｏｅｘｐｌｏｉｔａｎｄｕｓｅｒｅｎｅｗａｂｌｅｒｅｓｏｕｒｃｅｔｏｒｅｓｏｌｖｅｅｎｅｒｇｙｃｒｉｓｉｓｒｅｃｅｎｔｌｙ．Ｏｎｇｅｎｅｒａｌｖｉｅｗ，ａｍｏｎｇｔｈｅｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｎｅｒｇｙｗｈｉｃｈｐｅｏｐｌｅｈａｖｅｋｎｏｗｎａｎｄｕｓｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ，ｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙｈａｓｔｈｅｍｏｓｔｔｅｅｈｎｉｃａｌｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｗｏｕｌｄｄｅｖｅｌｏｐｂｅｓｔｉｎｆｕｔｕｒｅ．Ｔｈｅｍａｉｎｐｈａｓｅｏｆｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙｉｓｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ（ＰＶ）ｇｒｉｄ—ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍ，Ｔｈｅｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒｉｓｔｈｅｋｅｙｆｏｒｔｈｅＰＶｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｎｖｅｒｔｅｒｆｏｒｔｈｅＰＶｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｅｔｈｅｓｉｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＶｃｅｌｌａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｎｄｔｈｅＰＶａｒｒａｙｍｏｄｅｌｉｓｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｓｔｕｄｙ，ａｖｅｒｓａｔｉｌｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅＩｆｏｒＰＶａｒｔａｙｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｕｎｄｅｒＭＡＴＬＡＢｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｉｎｇ（ＭＰＰＴ）ｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｏｆＰＶａｒｒａｙｉｓｇｉｖｅｎ，ａｎｄｔｈｅｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎａｎｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ（Ｐ＆ｏ）ａｒｅａｄｏｐｔｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅＭＰＰＴｏｆＰＶａｒｒａｙｆｉｎａｌｌｙ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＤＣ／ＡＣｉｎｖｅｒｔｅｒａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌｓｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓ．ＴｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｍａｉｎｃｉｒｃｕｉｔｉｎｔｈｅＰＶｇｒｉｄ．ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍｗｉｌｌｃｏｎｃｅｍｄｉｒｅｃｔｌｙｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｏｐｅｒａｔｅｐｒｏｐｅｒｌｙ，ａｎｄｗｉｌｌｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｔｈｅｑｕａｉｌｔｙｏｆｏｕｔｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔ．ＴｗｏｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｓｏｆＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＤＣ／ＡＣｉｎｖｅｒｔｅｒａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｕｓｉｎｇＰＯＷＥＲＳＹＳＴＥＭＢＬＯＣＫＳＥＴＳｔｏｏｌｏｆｔｈｅＭＡＴＬＡＢ．Ｓｏｍｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｆｏｒｏｐｅｎｌｏｏｐａｎｄｃｌｏｓｅｌｏｏｐｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅｇｉｖｅｎｉｎｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｒｄｌｙ，ｔｈｅＰＶｇｄｄ．ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｊｎｖｅｒｔｅｒｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆａＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｎｄａＤＣ／ＡＣｉｎｖｅｒｔｅｒａｎｄｔｈｅｔｗｏｐａｒｔｓａｒｅｃｏｍｂｉｎｅｄｂｙａＤＣｌｉｎｋ．ＢｙｍｏｄｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｄｕｔｙｃｙｃｌｅｏｆＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｔｈｅＰＶａｒｒａｙｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｉｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ，ｓｏＰＶａｒｒａｙｃａｌｆ］ｏｐｅｒａｔｅｏｎｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔ．ＤＣ／ＡＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｄｏｐｔｓｄｏｕｂｌｅｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌ，ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｓｉｎｕｓｏｉｄａｌｗａｖｅｏｕｔｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔｉｓｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄｗｉｔｈｇｒｉｄｖｏｌｔａｇｅａｎｄＤＣｂｕｓｖｏｌｔａｇｅｃａｎｌｅｖｅｌｏｆｆ．Ｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｖｏｌｔａｇｅｌｏｏｐａｄｏｐｔｓｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ—ｂａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｃｋｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌａｎｄＰＩｃｏｎ订ｏｌｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｙｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ．ＴｈｅｉｓｌａｎｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｓｈｏｕｌｄｂｅｐｒｅｖｅｎｔｅｄｉｎＰＶｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅａｃｔｉｖｅａｎｄｐａｓｓｉｖｅｄｅｔｅｃｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｉｎｖｅｓ．＿ｔｉｇａｔｅｄｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓＫｅｙｗｏｒｄ：ＭｏｄｕｌｉｎｇｔＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ＰＶｇａｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ，Ｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｃｏｎｔｒｏｌ，Ａｎｔｉ－ｉｓｌａｎｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｌＩ东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

光伏发电系统建模与仿真分析随着社会的不断发展和科技的不断进步，环保节能成为了现代社会追求的目标之一。

其中，光伏发电作为一种清洁、可再生能源逐渐受到了人们的关注和重视。

本文将介绍光伏发电系统建模与仿真分析，旨在帮助读者深入了解光伏发电的原理和运作机制。

一、光伏发电系统的基本原理光伏发电系统利用光伏电池将太阳能转化为电能，主要由太阳能电池板、逆变器、电池组和监控系统等组成。

太阳能电池板是整个光伏发电系统的核心部件，它将光能转化为直流电能，然后通过逆变器将直流电转换为交流电，最后由电池组存储电能并供电使用。

二、光伏发电系统的建模过程1、光伏电池的模型建立在建立光伏发电系统的模型时，首先要对光伏电池进行建模。

光伏电池将太阳能转化为电能的物理过程可以表示为：P=I×V其中，P表示光伏电池的输出功率，I表示电流，V表示电压。

在建模时，可以采用I-V特性曲线对光伏电池进行描述，因为它能够同时反映出光照强度、温度、电流和电压等参数之间的关系。

2、光伏发电系统的模型建立在光伏电池模型建立完成后，可以继续建立光伏发电系统的模型。

主要建立的内容包括太阳能电池板、逆变器、电池组和监控系统等。

在建立模型时，需要考虑各元件之间的相互作用和影响，确保模型的真实性和可靠性。

三、光伏发电系统的仿真分析1、光伏电池的仿真分析对于光伏电池的仿真分析，一般采用Simulink软件进行搭建和模拟。

在建立模型时，需要输入太阳辐射强度、光谱分布、环境温度和太阳能电池板的参数等信息。

通过对光伏电池的电流、电压和功率等参数进行仿真分析，可以评估光伏电池的性能和能量输出效率，为后续的优化提供参考依据。

2、光伏发电系统的仿真分析对于光伏发电系统的仿真分析，一般采用Matlab软件进行搭建和模拟。

在建立模型时，需要考虑光伏电池板的参数、环境温度、光照强度、逆变器的效率等因素。

通过对光伏发电系统的电流、电压和功率等参数进行仿真分析，可以评估整个系统的性能和能量输出效率，为后续的优化提供参考依据。

光伏发电并网系统Simulink仿真实验报告电气工程学院王安 20一．光伏发电系统基本原理与框架图基本原理为：光伏阵列接受太阳能产生直流电流电压，同时电流电压受光照和温度的影响，而后经DC\DC（BOOST升压电路）转化将电压升高，再经DC\AC 逆变产生交流电压供给负载使用。

在这中间需要用MPPT使光伏电池始终工作在最大功率点处。

二．光伏电池的工作原理光伏发电的能量转换器件是太阳能电池，又叫光伏电池。

光伏电池发电的原理是光生伏打效应。

光伏电池应用P-N结的光伏效应（Photovoltaic Effect）将来自太阳的光能转变为电能。

当太阳光照射到太阳能电池上时，电池吸收光能，产生光电子－空穴对。

在电池内电场的作用下，光生电子和空穴被分离，电池两端出现异号电荷的积累，即产生“光生电压”，这就是“光生伏打效应”。

若在内建电场的两侧引出电极并接上负载，则负载就有“光生电流”流过，从而获得功率输出。

这样，太阳的光能就变成了可以使用的电能。

三．光伏发电系统并网Simulink仿真利用MTALAB中的simulink软件包，可以对10KW,380V光伏发电系统进行仿真，建立仿真模型如下：输入参数如下：Simulink提供的子系统封装功能可以大大增强simulink系统模型框图的可读性封装子模块如下：光伏电池封装模块：最大功率点跟踪模块：PWM模块如下：并网端PWM内部PI模块：运行结果如下图所示：光伏电池输出电压如下：光伏电池输出电流如下：光伏电池输出功率波形如下：并网(220V)成功后输出电流波形：结果分析:通过对光伏发电的matlab-simulink仿真，得到了与理论曲线基本相同的电压、电流、功率曲线，但仍有不足之处，比如产生了许多谐波。

通过这次的仿真实验，让我更加深刻认识了光伏发电的工作原理和过程，对光伏发电过程中可能出现的问题也有了一定的了解。

虽然自己现在没办法解决，但随着自己学习的深入，以后会有办法解决的。

太阳能光伏并网逆变仿真太阳能光伏并网逆变器的研究物理与能源学院新能源科学与工程专业5 萧海铃指导教师：陈曦摘要:随着社会不断发展，开发可再生能源越发重要，太阳能具有资源丰富、可再生且清洁等优点，是非常理想的可替代能源。

本文选择三相光伏电压型并网发电系统，采用SPWM的输出控制方式，提高太阳能利用效率，电流谐波小，满足光伏并网发电要求；并利用Matlab的Simulink工具箱建立了太阳能光伏并网逆变仿真，验证了在太阳能电池输出电压出现阶跃激增或突降时，电流谐波小，系统保持良好的鲁棒性。

关键词:三相电压型并网逆变器光伏 SPWM1引言1．1 研究背景能源危机是能源短缺或价格上涨的结果，甚至导致经济衰退，如石油价格一路上升。

目前能源匮乏、环境污染的现状使得无污染的、可再生的能源的发展变得举足轻重。

太阳能，作为地球上最丰富的可再生能源，在过去的11亿年里，只消耗2%的能量，可以预测的是一种取不尽，用不完的能源。

且随处可得，就地取用，因此对边远地区的发展很有优势，也不需要考虑运输问题，所需成本低。

最重要的是，太阳能是一种无污染的、清洁的、安全的能源，不会像石油、核能产生废气、辐射，从而对环境造成损害，符合可持续发展的要求。

图1 利用太阳能发电的优点太阳能技术可以分为光热技术、光生物技术、光化学技术、光伏技术四类。

本次实验研究的就是太阳能发电技术，其优点如图1所示。

随着科技不断发展，光伏发电技术也取得了很大的突破，有广阔的发展前景和意义。

1．2国内外光伏发电系统的发展现状根据欧洲光伏工业协会和太阳能光伏网的数据，欧洲占有其主要市场。

2012年新增光伏装机的55%来自欧洲，约7.6 GW；其次是中国（5.0 GW）、意大利（3.4 GW）、美国（3.3 GW）和日本（2 GW）。

对于累计装机，欧洲仍然全球领先，中国则紧跟其后，排名第二位。

我国目前光伏发电的相关产业发展表现强劲，2013-2015年是发展迅猛的时期。

太阳能光伏发电系统的建模与仿真研究一、引言太阳能作为一种清洁、可再生的能源，日益受到人们的关注和重视。

光伏发电是利用光电效应将太阳能转化为电能的一种方式，具有无污染、无噪音和可持续发展等优点。

然而，光伏发电系统的效率、可靠性和稳定性对于其应用和推广来说是关键问题。

为了更好地优化光伏发电系统的性能，建模与仿真成为了一种必要手段。

二、光伏发电系统的建模光伏发电系统的建模是指根据物理原理和数学公式，将光伏组件、逆变器、电网等各个组成部分以及其相互关系进行抽象和描述。

光伏组件是光伏发电系统的核心组成部分，其模型建立的准确性对整个系统的仿真结果具有重要影响。

1. 光伏组件的建模光伏组件的建模主要考虑光电转化效率、温度特性和阵列配置等因素。

对于单晶硅和多晶硅光伏组件，可以使用经验公式或者基于光伏特性曲线的数学模型来进行建模。

这些模型可以考虑到光线强度、温度和漏电流等因素，使得模拟结果更加符合实际情况。

2. 逆变器的建模逆变器的建模主要考虑直流输入电压和交流输出电压之间的转换关系。

通常采用理想变流器模型、PWM调制模型或者去耦合模型等方法来进行建模。

其中，理想变流器模型假设逆变器无损耗且能够提供任意电压和电流；PWM调制模型则基于三相桥式逆变器的工作原理，通过脉宽调制实现直流到交流的转换。

3. 电网的建模电网的建模主要考虑到电网的稳定性、电压和频率等参数。

对于大规模光伏发电系统，需要考虑光伏电站对电网的影响，如电流谐波、有功和无功功率的注入等问题。

因此，电网模型需要考虑到电压和频率的动态变化，以便更好地评估光伏发电系统对电网的影响。

三、光伏发电系统的仿真光伏发电系统的仿真是指通过建立光伏系统的数学模型，利用计算机软件模拟系统在不同条件下的运行和性能表现。

通过仿真，可以评估系统的效率、可靠性和稳定性，优化系统的设计和运行，提高发电能力并减少系统故障。

1. 光伏发电系统运行仿真光伏发电系统的运行仿真主要考虑光伏组件的特性、逆变器的输出和对电网的影响等方面。

光伏并网发电系统的建模与数字仿真一、电力系统数字仿真概述系统数字仿真是一门新兴学科，是计算机科学、计算数学、控制理论和专业应用技术等学科的综合。

生产和科学技术的发展使完成某种特定功能的各事物相互之间产生了一定的联系，形成各种各样的系统。

为研究、分析和设计系统，需要对系统进行试验。

由于电力系统数字仿真具有不受原型系统规模和结构复杂性的限制，能保证被研究、试验系统的安全性和具有良好的经济性、方便性等许多优点，正被愈来愈多的科技人员所关注，并已在研究、试验、工程、培训等多方面获得广泛的应用。

电力系统数字仿真技术(器)的研究、开发，包括数学模型、仿真软件、模型结构、仿真算法分析方法等，不断有新的成果涌现。

各种培训仿真器和研究用实时仿真器的研制和应用也大大推动了电力系统数字仿真技术的发展。

随着电力系统的发展和一些最新的计算机技术、人工智能技术、新的数值计算方法和实时仿真技术在电力系统数字仿真中的应用，数字仿真对电力工业的发展将会做出更大的贡献。

1.1系统仿真的含义仿真（simulation）这个词被引入科技领域，受到广大科技人员的认可，但是其含义在许多科技文献中说法并不一致。

其中认为仿真的广义定义为“仿真是用模型研究系统”。

精确的定义为“仿真是用数值模型研究系统在规定时间内的工作特征”。

有的论著把在数字计算机上的“活的”模型做试验称为系统数字仿真。

1.2系统数字仿真的用途由于系统数字仿真作为一种研究、试验和培训手段具有极好的经济性和实用性，几乎可以应用于任何一种工程与非工程领域。

就工程领域应用而言，它的应用范围主要在以下几个方面：a.系统规划、设计与试验;b.系统动态特征的分析与研究;c.系统在运行中的辅助决策、管理与控制;d.系统运行人员的教学培训，例如载体的操纵、系统的控制与操作、系统过程的博奕决策等。

1.3系统数字仿真的特点a.不受原型系统规模和结构复杂性的限制;b.保证被研究和试验系统的安全性;c.系统数字仿真试验具有很好的经济性、有效性和方便性;d.可用于对设计中未来系统性能的预.1.4建立数学模型和仿真模型的任务建立数学模型的任务是根据系统仿真目的和原型与模型的数学相似原则构造模型的数学描述。

光伏发电并网系统建模与仿真【摘要】:为开展太阳能光伏发电并网系统的研究，本文通过电压空间矢量脉宽调制ＳVＰＷＭ技术其谐波小、直流侧电压利用率高、算法简单、等特点应用于光伏发电系统中的方法,能够提高对光伏电池输出直流电压的利用，从而达到改善整个光伏发电系统的性能。

【关键词】：光伏并网系统; SＶPWM技术1．光伏并网发电系统结构三相光伏并网发电系统包括以下三个部分:光伏阵列模块、逆变器、控制器和电网，图1是光伏并网发电系统结构图，图中光伏电池板接受太阳光照射，将太阳能转换成直流电，经并网逆变器逆变为交流电与配电网络并网运行。

图1 光伏并网发电系统结构图1.1.光伏电池数学模型光伏电池是光伏电源的最小单元，通常将一系列小功率的光伏电池组成光伏组件,再根据功率等级通过串并联形成光伏阵列、得到光伏电源。

光伏电池的基本结构是能够将光能转换为电能的PＮ结，图２显示了其精确的等效模型,由光生电流源、二极管、串联和并联电阻组成。

光伏电池产生的光生电流Ｉph与光照强度λ成正比，流经二极管的电流、I d随着结电压Ｕｄ及逆向饱和电流I sat的不同而变化。

图2 光伏电池的等效电路相应的U-Ｉ特性为：()[1]s q U IR sAkTph d shU IR I I I eR ++=---（１.1)式中,玻尔兹曼常数ｋ=1．38×１0-23Ｊ/K ；q ＝１.6×１0-19C,为电子的电荷量;T 为温度；Ｒsh 和R s 为并联和串联电阻;A 为二极管的理想因子,１≤A ≤2，当光伏电池输出高电压时A =1，当光伏电池输出低电压时A =２;ph I 和d I 分别为光生电流和流过二极管的反向饱和漏电流,ph I 和d I 是随环境变化的量,需根据具体的光照强度和温度确定。

工程上光伏电池的应用模型通常只采用供应厂商提供的几个重要参数,包括标准参数(光照强度21000/b S W m =，环境温度25b T C =︒), sc I (光伏电池短路电流），m I (光伏电池最大功率点电流),oc V （光伏电池开路电压)m V (光伏电池最大功率点电压）。

光伏发电系统的建模与仿真研究光伏发电是利用太阳能将光能转化为电能的一种可持续发电方式，具有环保、分布式等优势，日益受到人们的关注和重视。

光伏发电系统的建模与仿真研究，对于提高光伏发电系统的设计、运行和管理水平，具有重要的意义。

本文将探讨光伏发电系统的建模与仿真研究的内容需求，并提供相应的文章。

一、光伏发电系统的建模光伏发电系统的建模是指根据光伏发电系统的物理特性、工作原理和运行规律，通过数学模型对其进行描述和表达。

光伏发电系统的建模可以帮助人们更好地理解光伏发电系统的运行机理，为系统的设计、优化和控制提供理论基础。

下面将从以下几个方面介绍光伏发电系统的建模内容。

1. 太阳能辐射模型太阳能辐射是光伏发电的基本能源，对太阳能辐射进行建模可以帮助人们更准确地评估光伏发电系统的发电能力。

太阳能辐射模型可以考虑地理位置、季节变化、天气条件等因素，来对太阳能辐射进行预测和描述。

2. 光伏组件模型光伏组件是光伏发电系统的核心部件，对光伏组件进行建模可以帮助人们更好地理解光伏组件的特性和性能。

光伏组件模型可以考虑光伏元件的电流电压特性曲线、温度特性、光谱响应等因素，来对光伏组件的工作状态进行描述。

3. 光伏阵列模型光伏阵列是由多个光伏组件组成的系统，对光伏阵列进行建模可以帮助人们更准确地评估光伏阵列的发电能力。

光伏阵列模型可以考虑光伏组件的布局、互遮蔽效应、阴影效应等因素，来对光伏阵列的整体性能进行描述。

4. 光伏逆变器模型光伏逆变器是光伏发电系统中将直流电转换为交流电的关键设备，对光伏逆变器进行建模可以帮助人们更好地理解光伏逆变器的工作原理和性能。

光伏逆变器模型可以考虑逆变器的效率、功率因数、谐波产生等因素，来对光伏逆变器的工作过程进行描述。

二、光伏发电系统的仿真研究光伏发电系统的仿真是利用计算机模拟光伏发电系统的工作过程，通过改变系统的参数和条件，评估系统的性能和效果。

光伏发电系统的仿真研究可以帮助人们优化光伏发电系统的设计和运行策略，提高发电效率和经济性。