光伏发电并网系统Simulink仿真实验报告

三相光伏并网发电系统的研究与仿真的开题报告一、课题背景近年来，国家对可再生能源的利用和普及不断加大，在城市和农村广泛推广太阳能发电系统。

随着技术的不断发展，光伏板的转换效率不断提高，价格也逐年下降。

在这种大背景下，建设可再生能源并网发电系统是当前研究的热点之一。

光伏并网发电系统是指将光伏发电系统接入电网，将发电系统产生的电能输出到电网中去。

光伏并网发电系统是一项复杂的技术，需要掌握电力系统、电子技术、控制技术等多方面的知识。

因此，建立一套光伏并网发电系统的研究和仿真技术，对于提高光伏发电系统的生成效率、降低发电成本，具有十分重要的意义。

二、研究意义本研究旨在建立一套光伏并网发电系统的研究和仿真技术，从而实现以下目标：1. 提高光伏发电系统的并网效率，降低成本。

2. 探究光伏发电对电网的影响。

3. 优化系统运行效率，提高系统的稳定性和可靠性。

三、研究内容本研究的主要内容如下：1. 光伏模块及光伏电池的电路模型分析和建立。

2. 光伏，并网逆变器的设计和调试。

3. 采用Matlab/Simulink等软件对光伏发电系统进行仿真分析，分析光伏发电和逆变器工作的特性。

4. 对光伏发电系统的控制方法进行研究。

四、拟采用的研究方法1. 文献资料查阅法：透过查阅该领域的专业文献、论文、刊物，深入了解光伏发电的相关知识，掌握光伏并网发电系统建设的关键技术。

2. 实验研究法：建立并运行光伏发电系统，录制运行过程中的数据，开展光伏并网发电系统的实验研究。

3. 数据分析法：对实验数据进行分析和整理，探讨光伏并网发电系统的特性和问题，提出相应的技术方案和措施。

五、预期成果1. 建立光伏并网发电系统的仿真模型，进行数据模拟和分析。

2. 研究光伏发电对电网的影响，提出光伏发电并网的解决方案。

3. 设计开发一套光伏并网发电系统的控制系统，提高系统的稳定性和可靠性。

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Simulink的光伏发电并网系统建模与稳定性分析黄宏志【摘要】随着新型能源发电技术的快速发展,越来越多的分布式电源通过并网逆变器接入配电网.当这些分布式电源接入配电网后,系统的稳定性面临着严峻的考验.电压波动、电能质量被污染和谐波振荡等问题逐渐凸显.本文建立了基于MATLAB/Simulink的大功率光伏发电并网系统仿真模型,针对以上分布式能源接入配电网后系统稳定性面临的问题进行了分析,并对其产生机理进行了研究,最后给出了提高系统稳定性的方法.本文从阻抗的角度出发,利用谐波线性化方法建立光伏逆变器的输出阻抗模型,再用奈奎斯特稳定判据分析整个系统的稳定性,最后通过仿真去验证分析结果的正确性.【期刊名称】《电气开关》【年(卷),期】2019(057)003【总页数】6页(P75-80)【关键词】光伏逆变器;配电网;阻抗;稳定性分析【作者】黄宏志【作者单位】广西大学电气工程学院,广西南宁 530004【正文语种】中文【中图分类】TM611 引言随着传统化石能源的紧缺以及环境污染问题的日益严重，开发和利用可再生能源(太阳能、风能、生物质能等)成为人类社会的迫切需要[1]，新型能源发电已经成为国内外学者争相研究的领域。

虽然近年来新能源发电量在整体能源结构中所占的比重在不断提高，但是其电能质量却并不理想，随着越来越多的分布式电源接入电网后系统面临着新的问题和挑战。

由于太阳能随机性和波动性较强，这就使得光伏发电系统所发电能具有很大的不确定性，因此需要通过并网逆变器对其进行转换和控制后才能接入电网。

当光伏发电系统通过并网逆变器接入电网时，逆变器的稳定运行显得尤其重要。

只有当逆变器稳定运行输出符合并网要求的电能时才是并网成功，否则便是并网失败，并且有可能对电网的正常运行造成一定的影响。

正因为并网逆变器在系统中的至关重要性，其是否能稳定运行关乎整个并网系统的稳定性，因此近年来越来越多的学者对其进行了研究，并网逆变器的稳定性已经成为国内外学者的热门研究课题[2]。

摘要太阳能作为一种新兴的绿色能源，以其取之不竭、用之不尽、无污染等优点，受到人们越来越多的重视。

光伏发电是充分利用太阳能的一种有效方式之一。

由于目前光伏电池板的价格比较高，转换效率比较低，为了降低系统造价和有效地利用太阳能，该论文光伏发电进行最大功率跟踪显得尤为必要。

本文针对如何提高太阳能光伏发电系统的转换效率，从建模仿真方面对具有最大功率点跟踪的控制器进行了研究，提出了一种新的最大功率点跟踪方案。

本文主要任务如下：首先，本文介绍了论文的相关研究背景、选题意义、以及论文的主要工作。

其次，分析了太阳能电池板的工作原理，利用MATLAB/simulink模块对不同环境及不同日照强度下的太阳能电池输出特性进行了建模、仿真。

再次，介绍并分析了最大功率点跟踪原理，以及常用的几种跟踪方法。

介绍了三种常用的DC/DC变换器的工作原理。

紧接着，对干扰观察法和电导增量法进行了建模和仿真，针对电导增量法提出了一种适合车用的改进方案。

仿真结果表明新的方案在一定条件下可以显著减小最大功率跟踪系统响应时间。

而后，用CATIA软件对第一代太阳能车进行了设计，建立了蓄电池驱动电机和蓄电池充电系统电路。

最后，针对充电系统的电流、电压开发了一个简单的检测分析软件。

关键词：太阳能；最大功率跟踪； MATLAB仿真； DC/DC变换器AbstractSolar power is a new green power. It is regarded as clean, pollution-free, and inexhaustible. Photovoltaic conversion is an effective way to use solar power. Because the price of photovoltaic cell is expensive and conversion effi-ciency is low presently, the Maximum Power Point Tracking is absolutely nec-essary, in order to decrease system cost and increase efficiency. Aims at how to increase the efficiency of conversion for the photovoltaic energy system, this paper researches the solar controller with maximum power point tracking (MPPT) and presents a novel MPPT method from the simulation.The main work of this paper is as follows:First, introduces the background, significance, work.Second, analyzing the principle of the solar panel and using the MATLAB software to build the simulation of the output characteristic for the solar cell under different temperature and isolation.Third, introduces the MPPT principle, comparing several common MPPT methods and find out their advantage and disadvantage. Then analysis three DC/DC converters’principles.Forth, using the MATLAB software simulink toolbox to build the simula-tion of the Perturbation And Observation method, Incremental Conductance method and improved the Incremental Conductance method. The result of the simulation demonstrates that the new strategy can reduce the responding time of the system.Fifth，using the CATIA software to build the first generation solar car 3Dmodel. Then build the circuit of the MPPT system.Last, write a program to analysis the current and voltage of the system. Keywords：Solar Energy ; MPPT ; MATLAB Simulation ; DC/DC Converter目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 光伏产业的发展现状 (2)1.2.1 国外光伏产业发展现状 (2)1.2.3 国内光伏产业发展现状 (3)1.2.3 太阳能车发展现状 (4)1.3 本课题的意义 (6)1.4 本文主要内容 (7)第2章光伏电池特性及其仿真模型的建立 (8)2.1 光伏电池的工作原理 (8)2.2 光伏电池等效电路 (9)2.3 光伏电池仿真模型的建立 (10)2.3.1 工程用光伏电池的数学模型 (10)2.3.2 光伏电池的simulink模型 (12)2.4 本章小结 (17)第3章光伏发电系统最大功率点跟踪系统的研究 (18)3.1 最大功率点跟踪的概念 (18)3.2 最大功率点跟踪的原理 (19)3.3 常用最大功率跟踪控制算法 (20)3.3.1 恒定电压法 (20)3.3.2 干扰观察法 (21)3.3.3 电导增量法 (22)3.4 DC/DC电路实现光伏电池最大功率点跟踪原理 (24)3.5 典型DC/DC变换电路 (25)3.5.1 降压式变换器（Buck） (25)3.5.2 升压式变换器（Boost） (29)3.5.3 升降压式变换器（Buck-Boost） (32)3.6 最大功率跟踪控制算法simulink仿真分析 (34)3.6.1 降压式变换器建模 (34)3.6.2 干扰占空比的最大功率跟踪算法 (37)3.6.3 干扰观察法 (39)3.6.4 电导增量法 (42)3.7 车用光伏电池最大功率跟踪仿真与分析 (44)3.7.1 车用最大功率跟踪方案 (45)3.7.2 车用最大功率跟踪方案仿真分析 (46)3.8 本章小结 (49)第4章第一代太阳能原型车制作 (49)4.1 车辆系统原理图 (49)4.2 原型车CATIA建模 (50)4.3 电池驱动直流电机电路设计 (51)4.3.1 单片机的选择 (51)4.3.2 直流电动机脉宽调速（PWM）系统设计 (52)4.4 最大功率跟踪电路设计 (55)4.4.1 主回路实现 (55)4.4.2 驱动电路 (56)4.4.3 检测电路 (57)4.4.4 与计算机通讯电路 (57)4.4.5 电源电路 (58)4.4.6 光伏发电系统主要电路原理图 (58)第5章光伏电池电流、电压检测分析软件 (60)5.1 MATLAB软件编程 (60)5.2 光伏电池电流、电压检测分析软件 (61)5.3 本章小结 (61)结论致谢参考文献第1章绪论1.1 课题背景能源，是人类赖以生存根本，其中化石能源作为目前全球消耗的最主要能源，不仅给地球环境带来了严重的破坏，而且正在一天天走向枯竭。

关于光伏并网模型建立该系统主要由太阳能光伏阵列、DC/DC斩波、DC/AC逆变以及控制器组成，整个系统的框图和系统建模如图1：图1首先建立太阳能光伏阵列的simulink模块，由电流源以及受控电流源组成，电流源作为光电池的光电流，而受控电流源作为反向二极管的饱和电流，等效电路图如图2，图3表示系统对应部分的simulink模块。

图2等效电路图图3光伏阵列simulink图4表示的为boost升压斩波电路（DC/DC），将直流电压的电压提升，主要是受IGBT的驱动信号的占空比来确定升压的倍数的。

图4DC/DC电路simulink该系统中直流电是通过DC/AC逆变为三相交流电的，主要是通过全桥逆变电路，simulink模块如图5，同样通过调节6个IGBT的驱动信号可以对交流电的频率以及相角进行控制：图5全桥DC/AC模块控制及负载模块如图6，假设得到的三相电是对称，负载也是对称的情况下，对三相电压、电流进行ABC-dq坐标变换，得到有功电压、电流v d、i d，无功电压、电流v q、i q，控制方式上采用的是传统的PI控制，首先为了保证DC/AC电路左侧的直流电压保持在一个稳定的值，设定了参考电压VDCref，参考电压VDCref的值是根据最大功率跟踪得到的最大输出功率电压确定的,VDC是通过在电路中检测得到的，通过PI调节得到相应的参考有功电流参考值，如下的公式：同时设定无功功率的参考值为Qref，值为0，无功功率Q是通过计算得到的，计算公式如下,通过PI调节得到相应的无功电流参考值，如下公式：根据以上的几个参考值可以实现对有功电流、无功电流的PI调节如下式，其中ωPLL表示检测到的电压角频率。

在通过这些计算以后得到了系统稳态下的有功电压Vsd和无功电压值Vsq，接下来通过将得到的Vsd和Vsq与ABC-dq坐标变换得到的vd和vq进行比较，以此来调节DC/DC和DC/AC的IGBT 的驱动信号来使得系统稳定。

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。

基于Matlab-Simulink的三相光伏发电并网系统的仿真————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：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.L CL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81.2LCL滤波器参数计算81.3LCL滤波器参数设计实例92.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 (11)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。

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。

实验报告5Simulink仿真[推荐五篇]第一篇：实验报告 5 Simulink仿真实验五 Simulink仿真（一）一、实验目的1、熟悉Simulink仿真环境2、了解Simulink基本操作3、了解Simulink系统建模基本方法3、熟悉Simulink仿真系统参数设置和子系统封装的基本方法二、实验内容1、在matlab命令窗口中输入simulink,观察其模块库的构成；2、了解模块库中常用模块的使用方法；3、已知单位负反馈系统的开环传递函数为G=100s+2s(s+1)(s+20)建立系统的模型，输入信号为单位阶跃信号，用示波器观察输出。

4、建立一个包含Gain、Transfer Fcn、Sum、Step、Sine Wave、Zero-Pole、Integrator、Derivative等模块构成的自定义模块库Library1；5、建立如图7-12所示的双闭环调速系统的Simulink的动态结构图，再把电流负反馈内环封装为子系统，建立动态结构图。

三、实验结果及分析：图5-1图5-2图5-3图5-4双闭环调速系统的Simulink的动态结构图图5-5把电流负反馈内环封装为子系统的动态结构图双击Subsystem模块，编辑反馈电流环Subsystem子系统，如图5-6所示：图5-6分析：Simulink是Mathworks开发的MATLAB中的工具之一，主要功能是实现动态系统建模、仿真与分析。

可以在实际系统制作出来之前，预先对系统进行仿真与分析，并可对系统做适当的适时修正或按照仿真的最佳效果来调试及整定控制系统的参数，达到提高系统性能。

减少涉及系统过程中的反复修改的时间、实现高效率地开发系统的目标。

Simulink提供了建模、分析和仿真各种动态系统的交互环境，包括连续系统、离散系统和混杂系统，还提供了采用鼠标拖放的方法建立系统框图模型的图形交互界面。

第二篇：仿真实验报告仿真软件实验实验名称：基于电渗流的微通道门进样的数值模拟实验日期：2013.9.4一、实验目的1、对建模及仿真技术初步了解2、学习并掌握Comsol Multiphysics的使用方法3、了解电渗进样原理并进行数值模拟4、运用Comsol Multiphysics建立多场耦合模型，加深对多耦合场的认识二、实验设备实验室计算机，Comsol Multiphysics 3.5a软件。