单相光伏发电系统的并网控制仿真

学号：Z080560 扬州大学攻读硕士学位研究生开题报告研究生姓名蔡建华入学年月 2008年10月学科专业动力工程指导教师夏扬报告日期 2012年6月扬州大学能源与动力工程学院2012 年 6 月20 日填表须知1、论文开题报告由研究生本人向指导教师报告并听取有关教师意见后，填写此表；2、论文工作实施计划须在指导教师的指导下填写；3、博士生应在入学后第二学期结束前（或第三学期初）完成、硕士生应在第三学期结束前（或第四学期初）完成此开题报告。

学院收到此开题报告至少半年后才予受理答辩申请，因迟交开题报告影响答辩而超过学制规定年限，由研究生本人负责；4、本表一式三份，一份交系，一份由教研（研究）室保存，一份交学院备案。

一、学位论文开题报告论文题目单相光伏发电并网系统仿真研究研究方向电厂及供电系统自动化题目来源国家部委省市厂、矿自选有无合同经费数备注√题目类型理论研究应用研究工程技术跨学科研究其他√论文开题前在校图书馆上网检索情况（硕士生不作要求）图书馆有关部门签字盖章开题报告内容一、课题来源本课题由本人自选。

二、研究的现状及发展趋势1、光伏发电在国外的现状及发展趋势由于受到资源缺乏、环境污染的影响，全球多个国家将目光转向可再生资源太阳能中，太阳能光伏发电是其利用的主要形式，其发展势头迅猛，全球约136个国家进行光伏发电，95个国家重点研发。

美国、德国分别启动了“百万光伏屋顶计划”、“10万光伏屋顶计划”，日本每年在太阳能发电上投资约110亿日元，荷兰建成1MW太阳能发电系统，澳大利亚政府提出联网屋顶发展计划，欧盟国家也正将目光聚焦到太阳能光伏发电上。

全球太阳能光伏发电装机容量2001年约为400MW，到2005年底已接近5000MW。

近几年发展十分迅速，2010年达到39500MW, 2011年达到69000 MW。

2008 年以来, 全球建成约2000 个大型并网光伏电站( 容量超过200 kW) , 其中50% 以上电站为MW级, 主要分布在西班牙、德国、美国等国家。

单相光伏逆变器的并网控制仿真陈建萍;张文【摘要】为将太阳能电池板输出的直流电输送到电网上,需要通过并网光伏逆变器将直流电转换为交流电,控制逆变器的输出电流与电网电压同频同相,以单位功率因数向电网输送.提出了对单相光伏并网逆变器采用电流跟踪控制和电网电压前馈控制的策略,对控制系统进行了分析建模.给出了环路相关参数的设计过程和数字化控制,建立了逆变器的单相并网仿真模型.仿真得到输出正弦电流波形良好,且针对实际电网电压有可能出现的畸变、电压突变和光伏电池功率变化等情况进行了抗干扰测试,仿真结果验证了本文方案的可行性和实用性.基于该并网控制策略的光伏逆变器能高功率因数向电网发电,动态响应快,鲁棒性强,跟踪精度高,并网电流的THD小于5％.【期刊名称】《赣南师范学院学报》【年(卷),期】2013(034)003【总页数】4页(P116-119)【关键词】光伏逆变器;并网;电流跟踪控制;电网电压前馈控制【作者】陈建萍;张文【作者单位】赣南师范学院物理与电子信息学院,江西赣州341000;赣南师范学院物理与电子信息学院,江西赣州341000;华南理工大学机械与汽车工程学院,广州510640【正文语种】中文【中图分类】TM615并网光伏逆变器要将太阳能板产生的直流电输送到电网，其输出控制模式有两种:电流型控制和电压型控制模式［1－2］.在前一模式中，因光伏逆变器对电网呈现出一种相对的高阻抗特性，并网输出电流受控，故其受到电网电压扰动的影响较小.文献［3］指出进网电流总谐波失真度(total harmonic distortion，THD)和功率因数(power factor，PF)是衡量发电质量的两项重要技术指标.本文对光伏并网逆变器的输出采用电流控制，旨在使逆变器稳定地输出高质量的正弦波交流电，与电网电压保持同频同相.目前实现并网电流闭环控制的方法主要有滞环控制、无差拍控制、重复控制及PI 控制等，均具有可数字控制、动态性能好和电压利用率高的特点［4］.一种实现电流闭环控制的常见方法即A.B.Plunkett提出的电流滞环，把输出电流参考波形和实际波形通过滞环比较器进行比较，其比较结果决定逆变电路的桥臂上下开关器件的通断，但滞环宽度一般固定，故将导致开关频率不固定［5］，在调制过程中容易出现窄脉冲和大尖峰电流.无差拍控制是在负载情况已知和控制周期的开始，根据电流的当前值和这一周期结束时的参考值选择一个使电流比较误差趋于零的电压矢量，去控制逆变电路的开关器件通断［6－7］，但是这种控制对系统变化很敏感，且当采样频率不高时误差较大，限制了其应用范围.文献［8］提出基于电网电压前馈和重复控制相结合的复合控制策略，因该控制算法复杂，目前并未应用于实际工程.文献［9］通过采样反馈电容电压以一个微分环节间接得到电容电流，但在实际工程中微分环节难以实现，且未对并网电流进行直接控制，存在着与电网电流谐振的风险.除此之外，近年来还出现了一些神经网络、模糊控制、滑模变结构等控制算法［10－15］，这些方法在控制结构和算法上较为复杂，大多限于仿真及理论研究，实际应用较少.本文提出了两级式光伏并网逆变器采用电流跟踪控制和电网电压前馈控制的结构，在Matlab\Simulink下进行了仿真研究和数字化控制，利用数字锁相环自动追踪电网电压信号频率与相位，通过仿真结果来验证本文并网控制策略的有效性和正确性.1 并网控制策略逆变器并网工作时，忽略线路中的损耗及电网电感和电阻，故后级逆变电路的工作原理图可等效为图1所示，由VT1－VT4组成全桥逆变器，VT1、VT4和VT2、VT3交替导通，向电网输出并网电流.与光伏阵列连接的前级DC/DC升压后得到Vdc，Vout为幅值为400 V的正负电压脉冲序列.LC构成低通滤波器.首先将Boost直流母线电压得到约400 V，使逆变器进入工作状态.检测到光伏电池在工作电压范围内，采样光伏电池的电压和电流进入MPPT算法，保证后级逆变电路输入电压大于电网的峰值电压，再经过外环调节，同时在交流侧采样电网电压，对其进行锁相，采用PI控制并网逆变器的输出电流为高质量的正弦交流电，且与电网电压同频同相.最后电流内环的输出和电网电压前馈合成调制波送给DSP 生成SPWM控制功率开关管的开断脉冲.图1 并网控制策略框图由于并网电流受含有一定量低次谐波的电网电压影响，故采用电网电压前馈来消除扰动.通过对电流环的比例参数整定来得到理想的输出波形.由于滤波电容C的电流很小，iout近似为逆变器馈入电网的电流.将实际采样的Vdc经过与Vref相比较后PI调节得到给定并网电流参考的幅值iref.采集电网电压的过零点同步信号，经过数字锁相环后得到电网电压的相角同步信号.iref乘以当前周期的正弦值后得到下一周期瞬时电流的预测值iref*，将iref*与AD采样得到的当前周期输出电流iout，经过PI控制器运算后，与电网电压Vgrid前馈相加得到控制占空比信号.控制信号送入PWM发生器，PWM信号经开关管的驱动电路隔离、放大后，驱动功率开关管工作，产生的正弦波电流与电网同频同相.2 仿真设计与分析送入逆变器DC/AC的直流母线输入电压Vdc约为400 V，电网交流电压220V/50 Hz，考虑到开关损耗，设置开关频率fs为20 kHz.如引言所述，可首先建立电流滞环PWM来进行电流闭环控制，如图2所示.仿真后的结果如图3所示，容易发现，电流输出波形质量由滞环宽度决定，而且开关频率变化不固定，容易导致波动或尖峰，因此不适合采用滞环控制，选择SPWM调制.图2 电流滞环PWM控制LC滤波器可以抑制入网电流的各次开关谐波，使其总谐波含量符合IEC61000－3－12和IEEE 929－2000的要求，其谐振周期一般设计为5－10倍的载波周期.文献［16－19］采用了LCL滤波器来抑制高频谐波电流入网，但增加了并网逆变器的阶数带来低阻尼谐振问题，随着器件老化可能产生意料不到的右半平面零极点影响控制系统，故本文不采用.电感值可根据电感纹波电流范围来确定，接下来即可确定滤波电容值［20］.取电感电流纹波20%，得L≥3.7 mH.选用两个滤波电感2 mH，等效串联电阻R L=0.5 Ω.两电感同时构成一个共模滤波器，保证了稳态滤波及限制瞬态谐振峰值，具有更好EMI滤波效果.取LC滤波器的转折频率为1/10的载波频率，最后得到滤波电容C=1.5 μF［21］.Vout至输出电流的滤波器的传递函数Gvi为图3 电流滞环仿真结果当忽略功率器件和死区时间等非线性因素影响时，逆变器可以等效为一个小惯性环节［22］，进而可得到调制器的传递函数.假设直流输入基本上稳定在400 V，逆变器输出电压即网压有效值为220 V，对应逆变电路的调制比为220/400=0.778.设三角载波的幅值为10 V，对应逆变器输出220 V的正弦调制参考波的幅值为7.78 V.故电流采样电路的比例系数a为.综上，未经校正的系统功率电路级的开环传递函数Go为其中k为逆变器输入电压400V/10 V(三角载波的幅值)=40.将参数代入式(2)，借助Matlab可得到逆变器系统的开环频率特性如图4所示.由图4可看出，系统开环增益太小，稳态误差较大，需改造其动态特性，故选择采用动态响应较快和鲁棒性较强的PI调节器对其进行补偿.PI控制器在系统中添加了一个位于左半平面的开环零点和另一个在原点的开环极点.负零点可提高系统的阻尼程度.在原点的极点可以减小系统的稳态误差.而为达到最优的控制效果，把零点设置在被控对象环路增益的转折频率处.最终采用PI调节器Gc校正后的开环传递函数Goc为图4 未经过校正的开环环路传递函数Go将参数代入式(3)，可得到系统开环频率特性如图5所示.从图5中可以看出，系统相角裕度为52.6.，截止频率为12.3 kHz，满足稳定性要求.对这组参数利用Matlab仿真软件进行优化，可以确保系统得到足够的稳定裕度，同时尽力兼顾动态性能.补偿后的幅频特性在低频率段开环增益增大，系统的频带变宽了，这说明减小了系统静差，提高了动态响应的速度.由于实际电路参数可能有偏差或波动，所以实验时需要对控制器参数进一步修正.系统的根轨迹图如图6.取采样频率等于开关频率即20 kHz，大于环路频带，以保证离散化精度.把DSP 下控制对象的采样相位延迟近似为一零阶保持器，系统频率响应如图7所示.图5 校正后的Goc开环环路传递函数图6 系统的根轨迹图图7 离散化后的系统频率响应曲线由图7可以看到，由于DSP中特有的采样等相位延迟的影响，相位裕度减小为19.4°.因为小信号模型是在开关频率的1/2以下有效，所以对于高频段的变异可以忽略.为保证系统的稳定性，因此调整采样频率为40 kHz，频率响应如图8所示. 由图8可以看到，相位裕度增加到为35.1°，基本满足稳定性要求.电流内环产生电流误差与载波信号相交后产生控制开关管的开关信号，控制全桥逆变电路的功率开关管，经滤波器后馈入电网正弦波电流.电网的电压谐波是影响逆变器输出并网电流的主要因素［23］.前馈控制用来补偿来自电网等的扰动信号，其增益取值较小，对系统稳定性没有影响.这里引入电网电压前馈，目的是消除网压的扰动对电流的影响，使系统近似成为一个简单的无源跟随系统.这里通过外电压环控制来直接调节前后级的功率平衡输出，在前级MPPT控制时采用了光伏电压的前馈补偿及直流电压截止负反馈来确保逆变器的正常工作.零阶保持器用于模拟DSP的数字控制.图8 调整采样频率后的系统频率响应曲线根据系统设计的参数，在Simulink中进行光伏发电并网工作时的仿真，得到负载切换时逆变器的输出电流的仿真波形，仿真结果反映了光伏系统的电流输出与电网电压保持同频同相且反应快速.从图9的并网电流的频谱分析上可以看出，总谐波系数为3.53%，谐波含量比较少.并网逆变器工作过程有两个扰动因素:光伏阵列的功率和电网电压.负载的瞬态响应可以反映逆变器对负载电压在发生突变(突加载或突卸载)时的应变能力，负载电压的扰动会直接传递到并网电流.例如，电网电压值可能会因交流负载的变化而发生突变，设在0.027 s处施加+15 V电网电压扰动变化，电流波形出现0.5 A跌落变化之后0.001 s内即恢复为标准正弦波.实际中电网电压的幅值、频率和相位变化范围相对较小，不敏感，这里主要考虑白天太阳照度的变化引起的光伏阵列功率变化，如图10所示.图9 输出电流THD频谱图从仿真结果可以看出，当有光伏阵列－250 W扰动发生时电流波形出现一个约1 A的跌落变化，但在不到0.001 s的时间内就恢复了稳定.由此可见系统的抗干扰特性好和鲁棒性强.仿真结果验证了该并网控制策略设计的可行性和正确性.3 结论本文对并网控制策略进行总体设计，分析了常用的并网逆变控制方法及应用到的数字锁相环技术，确定了电压源输入、电流源输出的控制方式和电流跟踪控制和电网电压前馈的并网控制策略，通过对不同扰动下的控制方案仿真，电流环的PI控制可以抑制不同扰动，电网电压前馈控制几乎可以抵消电网的影响，验证了并网控制策略设计的正确性.仿真实验结果表明了在该控制方案下逆变器能有效地对输出电流进行控制，实现了以单位功率因数输出正弦波电流，逆变器输出电流的谐波小于3%，达到了国内国际并网标准的相关规定，且具有非常好的动态响应.图10 光伏阵列扰动时输出的并网电流参考文献:【相关文献】［1］窦伟，徐正国，彭燕昌，等.三相光伏并网逆变器输出电流波形控制技术研究［J］.太阳能学报，2007，28(11):22－26［2］王飞，余世杰.太阳能光伏并网发电系统的研究［J］.电工技术学报，2005，20(5):72－74. ［3］STD 929 ～2000 IEEE recommended practice for utility interface ofphotovoltaic(PV)systems［S］.New York:IEEE，2002.［4］董密，罗安.光伏并网发电系统中逆变器的设计与控制方法［J］.电力系统自动化，2006，30(20):97－102.［5］顾和荣，杨子龙，邬伟扬.并网逆变器输出电流滞环跟踪控制技术研究［J］.中国电机工程学报，2006，26(9):108－112.［6］刘胜荣，杨苹，肖莹，等.两级式光伏并网逆变器的无差拍控制算法研究［J］.电力系统保护与控制，2010，38(8):26－29.［7］杨勇，阮毅，叶斌英，等.三相并网逆变器无差拍电流预测控制方法［J］.中国电机工程学报，2009，9(37):40－46.［8］郑诗程，刘伟.光伏并网发电系统及其控制策略的研究与仿真［J］.系统仿真学报，2009，21(19):6161－6165.［9］Wu E，Lehn P W.Digital current control of a voltage source converter with active damping of lcl resonance［J］.IEEE Transactions on Power Electronics，2006，21(5):1364 －1373.［10］Shen Guoqiao，Zhu Xuancai，Zhang Jun，et al.A new feedback method for PR current control of LCL-fillter based grid-connected inverter［J］.IEEE Transactions on Industrial Electronics，2010，54(4):1186 －1194.［11］吴春华，陈国呈，丁海洋，等.一种新型光伏并网逆变器控制策略［J］.中国电机工程学报，2007，27(33):103－107.［12］刘飞，徐鹏威，陈国强，等.基于LCL滤波器的三相光伏并网控制系统研究［J］.太阳能学报，2008，29(8):965－971.［13］姜世公，王卫，王盼宝，等.基于功率前馈的单相光伏并网控制策略［J］.电力自动化设备，2010，30(6):16－22.［14］耿攀，吴卫民，叶银忠，等.基于重复控制的单相分时复合级联光伏逆变器控制［J］.电工技术学报，2011，26(3):116－122.［15］S.B.Kjaer，J.K.Pedersen，F.Blaabjerg.A Review of Single-Phase Grid-Connected Inverters for Photovoltaic Modules［J］.IEEE Transactions on Industry Applications，2005，41(5):1292 －1306.［16］徐志英，许爱国，谢少军.采用LCL滤波器的并网逆变器双闭环入网电流控制技术［J］.中国电机工程学报，2009，29(27):36－41.［17］张强，张崇巍，张兴，等.风力发电用大功率并网逆变器研究［J］.中国电机工程学报，2007，27(16):55－59.［18］Shen Guoqiao，Xu Dehong，Cao Luping，et al.An improved control strategy for grid-connected voltage source inverters with an LCL filter［J］.IEEE Trans.on Power Electronics，2008，23(4):1899 －1906.［19］沈国桥，徐德鸿.LCL滤波并网逆变器的分裂电容法电流控制［J］.中国电机工程学报，2008，28(18):36－41.［20］A Papathanassiou，S A Papathanassiou，S N Manias，et al.Current Control of aVoltage Source Inverter Connected to the Grid via LCL Filter［C］.PESC’07.Orlando，FL，United States，2007:2379 －2384.［21］汪海宁，苏建徽，丁明，等.光伏并网功率调节系统［J］.中国电机工程学报，2007，27(2):75－79.［22］Yazdani A，Iravani R.A unified dynamic model and control for the voltage sourced converter under unbalanced grid conditions［J］.IEEE Transactions on Power Delivery，2006，21(3):1620－1629.［23］Abeyyasekera T，Jahnson CM，Atkinson D J，et al.Suppression of line voltage related distortion in current controlled grid connected inverter［J］.IEEE Transactions on Power Electronics，2005，20(6):1393 －1401.。

光伏发电并网系统虚拟仿真实验项目建设与实践1. 引言1.1 背景介绍光伏发电并网系统虚拟仿真实验项目建设与实践是当前研究的热点之一。

随着光伏发电技术的不断发展和普及，光伏并网系统在能源领域起着越来越重要的作用。

在实际应用中，如何有效地建设和管理光伏发电并网系统，提高系统的效率和可靠性，成为了当前研究的重点之一。

光伏发电并网系统是指将光伏发电系统与电网进行连接，将光伏发电的直流电转换为交流电并输送到电网中。

光伏发电并网系统具有清洁环保、可再生能源等优势，受到了广泛关注。

光伏发电并网系统也面临一些挑战和问题，如功率波动、系统稳定性等。

为了解决这些问题，研究者们提出了利用虚拟仿真技术来建设光伏发电并网系统，通过模拟实验来评估系统性能，并提出改进措施。

光伏发电并网系统虚拟仿真实验项目建设与实践具有重要的理论和应用价值。

通过对光伏发电并网系统的虚拟仿真实验项目进行建设与实践，可以为光伏发电并网系统的优化设计和管理提供技术支持和参考依据。

1.2 研究目的本文旨在通过建设光伏发电并网系统虚拟仿真实验项目，探究光伏发电系统在实际运行中与电力网的互联互通机制，并通过实践验证其性能表现。

具体目的包括：1. 探索光伏发电系统在并网过程中的运行机理，深入理解光伏发电与电力网的协同作用；2. 分析并网系统的设计原理，探索其在光伏发电系统中的应用效果；3. 建立虚拟仿真实验项目，为实际工程建设提供参考和支持；4. 通过实践过程对系统性能进行评估，验证其在不同环境条件下的稳定性和可靠性。

通过本研究，旨在为光伏发电并网系统的优化设计、性能提升和实际应用提供理论依据和实践参考，促进光伏发电技术的发展和推广。

1.3 研究意义光伏发电并网系统虚拟仿真实验项目建设与实践的研究意义主要体现在以下几个方面：该研究将对光伏发电系统和并网系统的设计原理进行深入剖析，有助于更好地理解光伏发电并网系统的工作机制和运行原理，为进一步优化系统性能提供技术支持。

系统仿真在光伏电站并网运行中的应用光伏电站以太阳能光伏电池组件为基础，将太阳能转化为直流电能，并通过逆变器将直流电能转化为交流电能，然后并入电网。

在光伏电站的并网运行中，系统稳定性和可靠性是至关重要的因素。

为了确保光伏电站的正常运行，系统仿真应用成为一种非常有效的工具。

本文将探讨系统仿真在光伏电站并网运行中的应用，并介绍其在提高光伏电站性能和优化管理方面的作用。

一、系统仿真在光伏电站设计中的应用在光伏电站设计阶段，系统仿真可以帮助工程师评估不同组件和配置的性能，并优化电站的布局和参数设定。

通过建立光伏电池组件、逆变器、电网模型等的仿真模型，可以模拟不同运行条件下的性能表现。

例如，在光照强度波动、逆变器容量变化等情况下，系统仿真可以分析电站的功率输出、电网稳定性等关键指标，帮助工程师选择最佳的组件和配置方案。

二、系统仿真在光伏电站运行监测中的应用光伏电站的运行监测对于保障电站的稳定运行和发电效率至关重要。

系统仿真可以模拟光伏电站在不同工况下的运行情况，并对电站的输出功率、逆变器运行状态、电网连接等进行监测和分析。

通过与实际运行数据对比，可以提供准确的分析结果和预测，为运维人员提供及时的运维决策依据。

三、系统仿真在光伏电站故障诊断中的应用光伏电站在实际运行中可能出现各种故障，如光伏电池组件故障、逆变器故障等。

系统仿真可以通过建立故障模型，模拟光伏电站在不同故障条件下的运行情况，并根据仿真结果进行故障诊断和定位。

通过系统仿真，可以事先预测和分析潜在故障的影响，提前采取相应的维修和保养措施，降低故障对电站运行的影响。

四、系统仿真在光伏电站优化管理中的应用系统仿真还可以帮助光伏电站实现优化管理。

通过建立光伏电站的综合仿真模型，分析光伏电站的能耗、发电效率、电网连接等关键指标，对电站的运行策略进行优化。

例如，通过仿真分析不同的发电策略和能耗控制策略，可以实现光伏电站的最大经济效益和可持续发展。

综上所述，系统仿真在光伏电站并网运行中具有广泛的应用价值。

基于MATLAB的单相光伏并网系统仿真研究杨浩;吴静妹【摘要】在分析光伏并网发电系统的结构和常用控制方案的基础上,根据太阳能光伏(PV)电池的内部结构和输出特性,搭建了PV电池仿真模型;阐述了可跟踪光伏点及光伏电池发出的最大功率的光伏MPPT控制方法,此方法可以最大程度提高光伏电池的效率;最后详细分析了光伏并网控制原理及其控制策略.通过对并网逆变器采用瞬时值控制方法实现了低THD、高功率因数的并网要求.【期刊名称】《常州工学院学报》【年(卷),期】2018(031)002【总页数】4页(P27-30)【关键词】光伏并网系统;PV电池;MPPT控制;瞬时值控制【作者】杨浩;吴静妹【作者单位】安徽机电职业技术学院,安徽芜湖241002;河海大学文天学院,安徽马鞍山243031【正文语种】中文【中图分类】TM72世界经济发展离不开能源的消耗，但近年来由于煤、石油、天然气等传统能源的日渐枯竭，世界人口的持续增加，世界各国都或多或少地出现了能源问题，能源危机已成为摆在世界各国面前急需解决的一道难题。

新型可再生能源的出现大大缓解了能源危机,其中对太阳能的利用尤其突出。

太阳能作为新型可再生能源，由于其具有绿色环保、取之不竭等优点，近年来受到了越来越多的关注[1]。

人类对太阳能最常见的一种使用形式为光伏并网发电，先利用光伏阵列收集太阳能，将收集到的热能转换为直流电能输出给逆变装置，然后将直流电能转化为正弦交流电能，再将交流电并入交流电网中去，由此构成一个有源逆变系统[2]。

1 光伏并网系统的组成MPPT两级模式是光伏并网发电系统通常采用的结构。

一般由PV阵列、DC-DC直流斩波电路、DC-AC逆变电路、有源滤波电路等模块组成，如图1所示。

DC-DC变换器用来对光伏最大功率点进行跟踪控制，DC-AC逆变器的作用是将太阳能电池输出的直流电逆变成交流电反送到交流电网中去，且在并网前要使之与电网电压同频同相[3]。

有源滤波器用来滤除并网前交流电能中所含的高次谐波，使其更加接近理想交流正弦信号。

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）。

单相光伏并网逆变器控制策略的仿真卞策;王云亮;邸炜松【摘要】A kind of new control strategy, which contraposed small photovoltaic grid-connected system, is proposed. The op-erating principle of the system of signal-phase grid-connected photovoltaic power is analyzed, and the mathematical model of photovoltaic grid-connected system is established. Because of PLL technique could make the inverter output current and utili-ty-grid voltage with the same frequency and phase, and the influence of grid on photovoltaic grid-connected system could be counteracted with the feed-forward control of utility-grid voltage, the compound control strategy, which based on the combina-tion of phase-locked loop (PLL) technique and feed-forward control of voltage, is put forward. The power output stage model of system is established under Matlab/Simulink, and different control strategies are compared. The results prove that the wave-form of grid-connected current output from photovoltaic grid-connected system can be improved by the control strategy pro-posed in this paper and the THD is reduced.%本文针对小型光伏并网装置，提出了一种新的控制策略。

光伏并网发电系统的建模与仿真发布时间：2021-11-19T08:27:13.590Z 来源：《科学与技术》2021年6月18期作者：符贵军1 马春艳1[导读] 论文在分析光伏逆变系统发展现状与研究热点的基础上符贵军1 马春艳11 湖北汽车工业学院电气与信息工程学院十堰 442002摘要：论文在分析光伏逆变系统发展现状与研究热点的基础上，探讨了光伏逆变系统的重要组成模块，对直接影响光伏逆变系统的工作效率以及工作状态的最大功率点跟[基金项目：湖北汽车工业学院大学生创新创业基金资助（DC2020033）；湖北省教育厅科学技术研究项目（B2015122）]踪控制、光伏逆变器控制等技术进行了详细研究。

研究一种基于Boost升压变换器的最大功率点跟踪（MPPT）控制策略，并且将正弦脉冲宽度调制技术（SPWM）应用于逆变器控制。

最后在Matlab/Simulink软件环境下搭建了光伏逆变系统的整体模型，完成系统性的实验验证。

关键词：逆变系统；最大功率跟踪；正弦脉冲宽度调制技术1 背景随着经济社会的快速发展，能源消耗急剧增长，能源危机也引起了越来越多人的关注，能源危机在我国乃至世界都是一个长期而严重的问题，它对于经济的发展和环境的变化有着严重的影响。

在多元化的不断推进下，能源耗量最大且污染环境的煤炭基本上早已经被后来的石油所代替，且最近几年天然气的消耗同样是一个持续上升状态，对于清洁无污染能源的开发和利用相关问题的解决刻不容缓。

因此深入研究光伏并网发电系统，对于缓解能源危机、保护环境、维护社会稳定、促进经济的可持续发展等都具有深远而重大的理论和现实意义。

2 系统总体方案设计太阳能光伏发电系统主要由光伏电池组件、Boost升压斩波电路、MPPT控制及 DC/AC逆变控制器等组成。

太阳能电池组件是利用半导体材料的电子特性实现光电转化，把多个相同规格的电池单体经过串并联组合起来就能得到太阳能电池板。

Boost升压斩波可以调节光伏电池输出电压，实现光伏电池的最大功率点跟踪。

并网光伏发电系统设计分析与仿真1、绪论在能源形势日益严峻和环境污染问题日益严重的今天，开发利用绿色可再生能源以实现可持续发展是人类必须采取的措施，分布式发电成为世界各国争相发展的热点，其中太阳能无疑是符合可持续发展战略的理想的绿色能源。

随着太阳能电池研究进程的加快和转换效率的不断提升，光伏发电成本呈现出快速下降趋势，社会普遍认同光伏发电作为可再生能源的作用与应用前景，开展光伏发电（Photovoltaic（PV））的应用推广也更具有现实意义。

同时光伏发电正在由边远农牧区和特殊场合应用向并网发电规模化方向发展，由补充能源向替代能源方向过渡。

光伏并网发电已经成为太阳能光伏利用的主要方式之一。

开展并网光伏发电的研究，对于缓解能源和环境问题，研究高性能光伏发电系统，合理正确利用太阳能光伏发电，不仅具有理论意义同样也具有重大的现实意义。

光伏发电作为分布式发电的一种，其工作特点是利用并网逆变器将太阳能电池组件产生的直流电转换成符合电网要求的交流电并入公共电网，光伏系统产生的电能除供给交流负载外，将剩余电能反馈给电网。

可任意组合光伏系统的容量，分散使用最佳，可作为大电厂、大电网集中式供能的重要补充，也是新一代能源体系的重要组成部分。

2、光伏系统介绍及阵列输出特性分析光伏发电系统通常由光伏阵列、能量优化控制器、储能组件及逆变器等部分组成。

光伏发电系统一般分为独立光伏发电系统和并网光伏发电系统两大类。

独立光伏发电系统是指供用户单独使用的光伏发电系统，如在边远地区使用的家用光伏电源等。

并网光伏发电系统是指与电网系统相连的光伏发电系统。

2.1独立光伏发电系统不与电网相连的光伏发电系统称为独立光伏发电系统，如图2-1所示。

由于独立光伏发电系统中太阳能是唯一的能量来源，为了保证系统的正常工作，系统中必定存在一个储能环节来储存和调节整个系统的能量。

图2-1 独立光伏发电系统2.2并网光伏发电系统并网光伏发电系统如图2-2所示，光伏发电系统直接与电网连接，其中逆变器起很重要的作用，要求具有与电网连接的功能。

单相光伏并网系统的MATLAB仿真研究硕士学位4889723天津理工大学研究生学位论文单相光伏并网系统的MATLAB仿真研究〔申请硕士学位〕Thesis Submitted to Tianjin University of Technology forthe Master’s DegreeThe Study of grid-connectedPhotovoltaic systemBased on MATLAB SimulationByBian CeSupervisorProf. Wang Yun-liangJanuary, 2021独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何奉献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津理工大学有关保存、使用学位论文的规定。

特授权天津理工大学可以将学位论文的全部或局部内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，以供查阅和借阅。

同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。

〔保密的学位论文在解密后适用本授权说明〕学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要随着我国全年国内生产总值的不断提高，对不可再生能源的依赖明显过度。

目前，能源危机问题日益明显，所以，新型能源的应用受到了越来越多的重视。

其中，太阳能的可再生性以及清洁性等特点使其备受世界各国的关注，光伏并网系统也成为新型能源开发领域的一个重点开展方向。

本文从提高光伏系统并网稳定性的角度出发，对光伏并网发电系统中的电池特性、逆变器控制策略、孤岛检测等问题开展了深入研究。