基于MatlabSimulink的三相光伏发电并网系统的仿真

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 Simulink 的光伏发电系统建模与仿真摘要：太阳能是大自然中最重要的能源，是取之不尽、用之不竭、廉价、无污染、来源最稳定的能源。

传统化石能源正在一天天减少，对地球环境的危害日益突出，同时，能源短缺的问题正蔓延至全球。

太阳能发电在能源问题上发挥重要的作用，但因其辐射强度的不均匀性，导致其发电效力的不稳定。

为了使光伏发电系统提供连续稳定的电能，基于Simulink环境下搭建了光伏电池模型，仿真及分析了光伏电池的输出特性。

关键词：光伏；建模；仿真；Simulink1.引言随着现代工业的不断发展，化石能源引起的环境问题日益严重，全球能源危机和大气污染的问题日益突出，在化石能源不可再生的情况下，可再生能源在环境保护及能源开发上的地位不断加重，很多国际早已面临能源危机，同时也在不断积极探索可再生能源的开发和利用[1]。

我国大力推广太阳能光伏发电，光伏发电阵列接入电网的数量越来越多，为了进一步研究光伏发电系统，本文利用Matlab/Simulink对其进行建模及仿真，建立一个光伏阵列的发电系统模型，用于研究其工作的各种特征。

2.光伏电池的建模及仿真2.1光伏电池的数学模型光伏电池是光伏发电系统的核心，是将光能转换为电能最基本的单位，当其受到光照时，光伏电池的内部电荷移动从而产生电流和电动势。

光伏电池的等值电路图如图1所示。

图1 光伏电池的等值电路图其中，为光生电流；为无光照时流过二极管PN结的电流；为旁路漏电流；为为并联旁漏电阻，数量级为；为光伏电池加负载后的输出电流。

开路电压的大小与所处环境时的辐照强度为底的对数值成正比，与环境温度成反比。

根据基尔霍夫定律，光伏电池正常运行时的电流方程表达式为：（1）通常情况下，小于二极管正向导通电阻，故可以认为，且（2）所以式1可以表示为：（3）式（3）为光伏电池的输出电流表达式，一般情况下，电池制造商会提供在标准情况下（光谱，光照强度，环境温度）时的参数：—光伏电池短路电流；—光伏电池开路电压。

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。

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.我国是世界上主要的能源生产和消费大国之一，也是少数几个以煤炭为主要能源的国家之一,提高能源利用效率，调整能源结构，开发新能源和可再生能源是实现我国经济和社会可持续发展在能源方面的重要选择。

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。

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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。

基于MATLAB的光伏发电研究及其仿真摘要：近些年来，随着社会生产的发展,对新能源光伏产业的要求越来越大。

本文针对如何提高太阳能光伏发电系统的转换效率,利用MATLAB建模仿真部分对最大功率点跟踪（MPPT）的控制器进行了研究。

论文分析了常用的蓄电池充电控制方法、光伏电池的特性及其最大功率点跟踪的原理和方法。

通过MATLAB软件对不同环境下的光伏电池输出特性进行了建模、仿真。

分析了最大功率点跟踪的工作原理,介绍了常用的最大功率点跟踪方法,并在此基础上提出了一种新的扰动观察法。

最后,通过比较三种常用的DC/DC变换器的工作原理,提出利用BOOST型DC-DC变换器实现转换,对参数进行分析后建立了BOOST型DC/DC变换器的仿真模型。

关键词:太阳能光伏发电MATLAB仿真最大功率点跟踪Boost型DC-DC变换器目录摘要 (Ⅰ)1课题背景 (2)1.1能源与环境危机 (2)1.1.1能源 (2)1.1.2环境 (2)1.2太阳能光伏发电技术发展简介 (2)1.3太阳能光伏发电利用的优势 (3)1.4光伏发电系统的分类级组成 (4)1.5国内外研究产业现状及规划 (6)2光伏发电系统 (7)2.1光伏发电系统介绍 (7)2.2 太阳能光伏发电系统的应用 (8)2.2.1屋顶光伏发电系统 (8)2.2.2户用光伏发电系统、小型光伏电站 (8)2.2.3大型并网光伏发电系统 (9)2.3带有最大功率跟踪功能的光伏发电系统的基本组成 (9)3光伏阵列特性及其仿真模型的研究 (10)3.1太阳能电池的等效电路分析 (10)3.2电池板matlab仿真 (12)3.3 蓄电池充电方法 (12)4新型变步长MPPT控制方法研究 (15)4.1 MPPT 原理研究 (15)4.1.1MPPT (15)4.1.2基于Boost拓扑的MPPT原理 (16)4.2常见的两种MPPT控制技术 (18)4.2.1扰动观察法 (19)4.2.2电导增量法 (21)5光伏充、放电控制器的硬、软件设计 (25)5.1控制器的整体设计及预期技术指标 (25)5.2 Boost电路实现光伏阵列MPPT的仿真模型 (26)5.3软件设计 (26)参考文献 (34)致谢 (35)1 课题背景1.1能源与环境危机1.1.1 能源能源成为了新世纪发展的主要动力，他在经济发展中扮演着很重要的角色，能源的多少关系着一个国家的经济安全和国家安全。