基于Matlab_Simulink的三相光伏发电并网系统的仿真
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Simulink 是MTALAB 最重要的组件之一,它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。
在实际设计之前利用Simulink 进行仿真不仅可以降低设计成本,还能及时发现设计中存在的问题,加以改正。
本文给出了基于Simulink 的SVPWM控制策略仿真的全过程和结果。
1SVPWM 的原理介绍SVPWM ,即空间电压矢量控制法,它的主要思想[1]是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准,以三相逆变器不同开关模式作适当的切换,从而形成PWM 波,以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。
传统的SPWM 方法从电源的角度出发,以生成一个可调频调压的正弦波电源,而空间电压矢量控制法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑,模型比较简单,也便于微处理器的实时控制。
相比于传统的SPWM 法,SVPWM 有如下特点[2]:1)在每个小区间虽有多次开关切换,但每次开关切换只涉及一个器件,所以开关损耗小。
2)利用电压空间矢量直接生成三相PWM 波,计算简单。
3)逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压,比一般的SPWM 逆变器输出电压高15%SVPWM 控制的实现[3]通常有以下几步:(1)坐标的变换三相逆变系统有三组桥臂,设a 、b 、c 分别表示三组桥臂的开关状态,上桥臂导通下桥臂关断时其值为1,反之则为0。
那么可以得到三相逆变器输出的相电压和线电压之间的关系如下:V a V b V c 22222222=V dc 2-1-1-12-1-1-1222a b 22c(1)其中,V dc 为逆变桥直流电压,令U=[a,b ,c]表示一个矢量,当a 、b 、c 分别取1或者0的时候,该矢量就有8中工作状态,分别为[0,0,0],[0,0,1],[0,1,0],[0,1,1],[1,0,0],[1,0,1],[1,1,0],[1,1,1],如果我们用U 0和U 7表示零矢量,就可以得到6个扇区,三相控制可以用一个角速度为W=2πF 的空间矢量电压U 表示,当U 遍历圆轨迹时,形成三相瞬时输出电压,理论证明,当U 落入某一扇区后,用该扇区两边界矢量和零矢量去合成U 可以得到最佳合成效果。
三相光伏发电并网系统的建模与仿真作者:缑新科张明鑫来源:《现代电子技术》2015年第12期摘要:为了真实地模拟光伏发电并网系统,针对光伏发电并网的最大功率点追踪,给出了基于电导增量法的控制方法,提高了光伏电池阵列的工作效率。
利用Boost电路实现MPPT 控制,以SVPWM变换形成PWM波,在此基础上分别从光伏发电并网系统的各重要组成部分出发,建立了一套两级式三相光伏并网发电系统模型。
最后,通过仿真对所搭建模型的动态性能进行验证。
仿真结果表明,该模型能够真实地反映三相光伏发电并网系统的实际运行特性,具有较好的动态性能。
关键词:光伏并网系统;光伏阵列;并网逆变器; SVPWM中图分类号: TN710⁃34 文献标识码: A 文章编号: 1004⁃373X(2015)12⁃0159⁃040 引言光伏发电是一种新型的分布式发电技术,光伏发电系统主要是利用太阳能光伏电池直接对光能进行能量转换从而产生电能的一套装置,但是由于太阳光本身的不稳定等因素,光伏发电并网会对当前电网的稳定性造成一定的影响,因此对光伏发电并网的相关科学研究具有非常重要的实际意义。
近年来,我国对光伏发电并网的相关研究取得了很多关键性的进展,文献[1]对光伏发电并网的几个核心问题进行了研究,通过改进扰动法和Boost电路实现MPPT,对比光伏并网的电流控制方式,以双闭环控制对联网逆变器进行控制以及孤岛检测的优化等,该文献为发展分布式能源的高效利用提供了重要参考。
文献[2]是在PSCAD/EMTDC平台上搭建了一个直流光伏发电模型,该模型的优势在于能够模拟任意光照强度下的光伏I⁃V特性,但未对三相光伏并网系统进行仿真。
文献[3]通过实际的光伏发电并网系统的运行数据,系统的介绍了光伏发电并网后对电网的影响,对不同天气情况下的光伏发电功率、孤岛检测和大功率光伏发电并网后对电网负荷的影响等方面进行了研究,并对未来的光伏发电并网的调度、负载等问题进行了分析,对光伏发电的并网研究具有指导意义,但没有提出具体的处理方案。
基于MATLAB的光伏发电系统仿真与并网性能测试的开题报告一、选题背景随着能源需求的日益增长和环境问题的不断加剧,新能源技术的发展备受关注。
光伏发电作为一种清洁、可再生的新能源技术,已经逐渐成为人们关注的焦点。
随着光伏技术的不断发展,其在工业、生活、农业等领域的应用逐渐扩展。
然而,光伏发电系统的实际运行中,会受到天气、阴影、温度等复杂因素的影响,导致发电效率下降。
同时,由于光伏发电系统的功率波动性较大,如何将其有效地并网成为一个关键问题。
因此,在光伏发电系统的研究中,光伏发电系统的仿真与并网性能测试成为重要的研究方向。
本次选题将利用MATLAB对光伏发电系统进行仿真,并测试其并网性能。
通过该研究,对光伏发电系统的性能与优化提供一定的参考和指导。
二、研究目的1.建立MATLAB光伏发电系统模型,模拟其在不同天气、阴影、温度等条件下的发电效率。
2.对光伏发电系统的并网性能进行测试,探究其并网特性和与电网之间的协同运行模式。
3.利用仿真结果分析光伏发电系统性能及并网特性,提出优化建议。
三、研究内容及思路1. 光伏发电系统的建模利用MATLAB建立基于材料的光伏电池模型,模拟光伏发电系统的发电效率。
2. 光伏发电系统性能仿真在MATLAB中进行光伏发电系统的性能仿真,模拟天气、阴影、温度等多种因素对其发电效率的影响,以及其发电变化趋势。
3. 光伏发电系统的并网性能测试利用MATLAB分析光伏发电系统的并网特性和与电网之间的协同运行模式,在仿真平台中对其进行测试。
4. 研究结果分析与优化建议对仿真结果进行分析和总结,提出优化建议,为光伏发电系统的性能提升和并网能力提供参考和指导。
四、研究难点及解决措施1. 光伏发电系统的建模难点:光伏发电系统模型的建立需要考虑多种因素,如电池材料、工作条件、光谱分布等。
解决措施:参考现有的材料光伏电池模型,结合实际测量数据进行仿真与修正。
2. 光伏发电系统性能仿真难点:光伏发电系统受多种因素影响,如天气、阴影、温度等,仿真过程需要考虑这些因素的综合影响。
绪论新能源是21世纪世界经济发展中最具决定力的五大技术领域之一。
随着世界经济的快速发展,对能源需求逐年增长,而地球上以石油和煤为主的矿物资源日渐枯竭,能源已成为制约各国经济发展的瓶颈。
同时,随着化石燃料的燃烧,所产生的二氧化碳在大气中的浓度急剧增加,生态环境逐渐恶化,使地球逐渐变暖。
随着人类社会的发展,改善生态环境的呼声越来越高,开发利用无污染的新能源,对促进社会文明与进步,发展经济,改善人民生活具有重大的意义。
太阳能作为一种清洁、高效和永不衰竭的新能源,在日常生活中受到了各国政府的重视,各国都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。
太阳能并网发电系统通过把太阳能转化为电能,不经过蓄电池储能,直接通过并网逆变器,把电能送上电网。
太阳能并网发电代表了太阳能电源的发展方向,是21世纪最具吸引力的能源利用技术。
光伏发电技术根据负载的不同分为离网型和并网型两种,早期的光伏发电技术受制于太阳能电池组件成本因素,主要以小功率离网型为主,满足边远地区无电网居民用电问题。
随着光伏组件成本的下降,光伏发电的成本不断下降,预计到2013年安装成本可降至1.5美元/Wp,电价成本为6美分/(kWh),光伏并网已经成为可能。
并网型光伏系统逐步成为主流。
目录第一章基于Matlab软件平台的光伏并网系统仿真实训......................... 错误!未定义书签。
1.1 Matlab软件介绍...................................... 错误!未定义书签。
1.2 光伏并网系统 (8)第二章光伏并网逆变器电路工作原理 (13)2.1 逆变器定义 (13)2.3 逆变器功能作用 (13)2.3.2 孤岛检测技术 (14)2.3.3 智能电量管理及系统状况监控系统 (14)第三章SG3525芯片 (15)3.1芯片特点 (15)3.2 管脚功能管脚图 (16)3.3 结构设计内部结构图 (17)第四章制图 (18)4.1 用protel绘制原理图 (18)4.2 根据原理图生成PCB电路板图 (18)第五章焊接与调试 (19)5.1 电路前面板的设计 (19)5.2 调试结果 (20)第六章实训结论 (21)第一章基于Matlab软件平台的光伏并网系统仿真实训1.1 、Matlab软件介绍MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称,是美国MathWorks 公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB和Simulink两大部分。
Simulink 是MTALAB 最重要的组件之一,它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。
在实际设计之前利用Simulink 进行仿真不仅可以降低设计成本,还能及时发现设计中存在的问题,加以改正。
本文给出了基于Simulink 的SVPWM控制策略仿真的全过程和结果。
1SVPWM 的原理介绍SVPWM ,即空间电压矢量控制法,它的主要思想[1]是以三相对称正弦波电压供电时三相对称电动机定子理想磁链圆为参考标准,以三相逆变器不同开关模式作适当的切换,从而形成PWM 波,以所形成的实际磁链矢量来追踪其准确磁链圆。
传统的SPWM 方法从电源的角度出发,以生成一个可调频调压的正弦波电源,而空间电压矢量控制法将逆变系统和异步电机看作一个整体来考虑,模型比较简单,也便于微处理器的实时控制。
相比于传统的SPWM 法,SVPWM 有如下特点[2]:1)在每个小区间虽有多次开关切换,但每次开关切换只涉及一个器件,所以开关损耗小。
2)利用电压空间矢量直接生成三相PWM 波,计算简单。
3)逆变器输出线电压基波最大值为直流侧电压,比一般的SPWM 逆变器输出电压高15%SVPWM 控制的实现[3]通常有以下几步:(1)坐标的变换三相逆变系统有三组桥臂,设a 、b 、c 分别表示三组桥臂的开关状态,上桥臂导通下桥臂关断时其值为1,反之则为0。
那么可以得到三相逆变器输出的相电压和线电压之间的关系如下:V a V b V c 22222222=V dc 2-1-1-12-1-1-1222a b 22c(1)其中,V dc 为逆变桥直流电压,令U=[a,b ,c]表示一个矢量,当a 、b 、c 分别取1或者0的时候,该矢量就有8中工作状态,分别为[0,0,0],[0,0,1],[0,1,0],[0,1,1],[1,0,0],[1,0,1],[1,1,0],[1,1,1],如果我们用U 0和U 7表示零矢量,就可以得到6个扇区,三相控制可以用一个角速度为W=2πF 的空间矢量电压U 表示,当U 遍历圆轨迹时,形成三相瞬时输出电压,理论证明,当U 落入某一扇区后,用该扇区两边界矢量和零矢量去合成U 可以得到最佳合成效果。
光伏发电并网系统Simulink仿真实验报告电气工程学院王安2011302540086一.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: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。
基于 MATLAB-Simulink平台的分布式光伏并网发电系统仿真研究摘要电力供应一直是我国经济建设发展的重要支撑点,近些年来,我国发电产业一直是以火力发电为主,其他清洁能源发电为辅的格局。
随着我国“双碳”政策的提出和实行,碳排放量被逐步限制,使用清洁能源代替化石能源已经变得刻不容缓,而在众多清洁能源中,太阳能是最佳选项之一。
使用太阳能转化为电能并入电网中以减少化石能源的使用,会在一定程度上减少我们的碳排放量。
但在将太阳能转化为电能并入电网时,还会有影响电能质量等其它问题。
本文中,首先介绍了分布式光伏并网的概念,其次使用MATLAB-Simulink平台来构建分布式光伏并网系统仿真,通过实验分析比较了分布式光伏并网对电网中电能质量的影响以及配电网的影响,最后进一步展望了分布式光伏并网的未来发展。
关键词:分布式光伏系统;光伏并网;光伏发电系统仿真;MATLAB;引言随着我国居民经济水平的提高,用电量也在大幅增长,同时电力用户对用电量和电能质量也提出了更高的要求。
传统火力发电由于碳排放量过高,在当前我国提出“碳达峰”,“碳中和”的形势下,使用其他清洁能源发电代替火力发电已经成为共识。
相比较于风能,水能和核能发电,分布式光伏发电可以通过与建筑物共同形成光伏发电系统,可以提供较为稳定的供电,而水能发电则有着秋冬水位下降,供电能力不足的情况。
光伏产业在全世界首先欧美国家由于起步较早,发展水平较快,已经形成了比较完备的产业链,其次日本的光伏发电技术也是遥遥领先,在2005年起,日本的太阳能电池产量大约是全世界产量的一半。
在我国的光伏产业虽然较世界其他发达国家起步较晚,但在2000年前后由于政策帮扶,迅速发展,在经历了几十年的发展后产业链已经是日趋成熟。
在当前全球节能减排的大环境下,越来越多的学者开始研究光伏并网发电。
长春工程学院的薛广业从多个角度研究了光伏并网对配电网和电能质量的影响,通过PSCAD软件建立配电网模型观察配电网变量输出图得到光伏发电系统接入电网后对配电网的影响,通过改进PSO算法优化光伏并网后电能质量降低的情况。
题目:基于 Matlab/ Simulink的三相光伏发电并网系统的仿真院系:姓名:学号:导师:目录一、背景与目的 (3)二、实验原理 (3)1.并网逆变器的状态空间及数学模型 (3)1.1主电路拓扑 (4)1.2三相并网逆变器 dq 坐标系下数学模型 (4)1.3基于电流双环控制的原理分析 (5)2.LCL型滤波器的原理 (6)三、实验设计 (8)1.LCL型滤波器设计 (8)1.1LCL滤波器参数设计的约束条件 (8)1.2LCL滤波器参数计算 (8)1.3LCL滤波器参数设计实例 (9)2.双闭环控制系统的设计 (10)2.1网侧电感电流外环控制器的设计 (10)2.2电容电流内环控制器的设计 (11)2.3控制器参数计算 (12)四、实验仿真及分析 (12)五、实验结论 (16)一、背景与目的伴随着传统化石能源的紧缺,石油价格的飞涨以及生态环境的不断恶化,这些问题促使了可再生能源的开发利用。
而太阳能光伏发电的诸多优点,使其研究开发、产业化制造技术以及市场开拓已经成为令世界各国,特别是发达国家激烈竞争的主要热点。
近年来世界太阳能发电一直保持着快速发展,九十年代后期世界光伏电池市场更是出现供不应求的局面,进一步促进了发展速度。
目前太阳能利用主要有光热利用,光伏利用和光化学利用等三种主要形式,而光伏发电具有以下明显的优点:1.无污染:绝对零排放-没有任何物质及声、光、电、磁、机械噪音等“排放”;2.可再生:资源无限,可直接输出高质量电能,具有理想的可持续发展属性;3.资源的普遍性:基本上不受地域限制,只是地区之间是否丰富之分;4.通用性、可存储性:电能可以方便地通过输电线路传输、使用和存储;5.分布式电力系统:将提高整个能源系统的安全性和可靠性,特别是从抗御自然灾害和战备的角度看,它更具有明显的意义;6.资源、发电、用电同一地域:可望大幅度节省远程输变电设备的投资费用;7.灵活、简单化:发电系统可按需要以模块化集成,容量可大可小,扩容方便,保持系统运转仅需要很少的维护,系统为组件,安装快速化,没有磨损、损坏的活动部件;8. 光伏建筑集成(BIPV-Building Integrated Photovoltaic):节省发电基地使用的土地面积和费用,是目前国际上研究及发展的前沿,也是相关领域科技界最热门的话题之一。