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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。
（完整版）光伏发电的MATLAB仿真⼀、实验过程记录1.画出实验接线图图1 实验接线图图2 光伏电池板图3 实验接线实物图2.实验过程记录与分析（1）给出实验的详细步骤○1实验前根据指导书要求完成预习报告○2按预习报告设计的实习步骤，利⽤MATLAB建⽴光伏数学模型，如下图4所⽰。
图4 光伏电池模型其中PV Array模块⾥⼦模块如下图5所⽰。
图5 PV Array模型其中Iph，Uoc，Io，Vt⼦模块如下图6-9所⽰。
图6Iph⼦模块图7Uoc⼦模块图8 Io⼦模块图9Vt⼦模块○3在光伏电池建模的基础上，输⼊实际光伏电池参数值，研究不同光照强度下、不同温度下光伏电池的I-V、P-V特性曲线，并得出结论。
○4设计光伏电池测试平台，在不同光照、温度情况下测试光伏电池输出电压、输出电流值，对实测数据进⾏处理并加以分析，记录实际光伏电池的I-V、P-V特性曲线，与仿真结果进⾏对⽐，得出有意义的结论。
○5确定电⼒变换电路拓扑结构，设计电路中的相关参数值，通过MATLAB搭建电路并仿真分析，搭建电路如图10所⽰。
图10离⽹型光伏发电系统○6确定系统MPPT控制策略，建⽴MPPT模块仿真模型，并仿真分析。
系统联调，调节离⽹型光伏发电系统的电路和控制参数值，仿真并分析最⼤功率跟踪控制效果。
（2）记录实验数据表1当T=290K时S=1305W/m2时的测试数据表2当T=287K时S=1305W/m2时的测试数据表3当T=287K时S=1278W/m2时的测试数据⼆、实验结果处理与分析1.实验数据的整理和选择使⽤MATLAB软件其中的simulink⼯具进⾏模型的搭建。
再对其进⾏仿真，得到仿真曲线。
使⽤Excel表格输⼊实验所测得U、I、P，在对其⾃动⽣成I-V，P-V曲线。
2.绘制不同光照强度下、不同温度下光伏电池的I-V、P-V特性曲线；图11 I-V曲线图12 P-V曲线当T=290K时S=1305W/m2时的测拟合曲线图13 I-V曲线图14 P-V曲线当T=287K时S=1305W/m2时的拟合曲线图15 I-V曲线图16 P-V曲线当T=287K时S=1278W/m2时的拟合曲线3.所得实验数值和预习所得理论值⽐较，进⾏实验结果的误差分析所得实验数值和预习所得理论值⽐较，仿真波形开路电压均⽐实验所得的开路电压⼤，仿真波形最⼤功率也⽐实验所得最⼤功率⼤，所取得最⼤功率值对应的电压值也是仿真时⽐实验时的⼤，造成这个现象的原因有以下⼏点：（1）由于天⽓原因，真实测试环境的光照强度有些不稳定，前后变化幅度明显，这也导致了⼀部分的误差。
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。
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。
TECHNOLOGY AND INFORMATION88 科学与信息化2023年6月下光伏发电三相并网逆变器的设计曾庆龙 常虎国网淮南市潘集区供电公司 安徽 淮南 232082摘 要 目前，在光伏发电行业中，并网逆变器的研究主要集中在硬件开发、电路控制算法等方面。
基于对近几年来的发展情况的搜集与研究,本文对电路控制算法和Matlab仿真进行深入探讨。
设计中的三相光伏并网逆变器主要由DC-DC直流变换电路和并网逆变电路构成。
前部分的DC-DC电路为多支路并联，各支路独立进行最大功率跟踪，满足了直流电压宽输入的要求，可用于各种各样的光伏产业系统；后部分的并网逆变电路采用SVPWM矢量控制进行逆变，提高电压利用率，减少电网的输入谐波。
本文在分析了三相光伏逆变器原理的基础上，利用Matlab进行仿真，观察整个系统的可行性及不同变量对输出电压的影响。
关键词 光伏发电；并网逆变器；最大功率点跟踪；SVPWMDesign of a Three-Phase Grid-Connected Inverter for Photovoltaic Power Generation Zeng Qing-long, Chang HuState Grid Huainan City Panji District Power Supply Company, Huainan 232082, Anhui Province, ChinaAbstract In the photovoltaic power generation industry, the current research on grid-connected inverters is mainly focused on hardware development and circuit control algorithms. Based on the collection and study of the developments in recent years, this paper provides an in-depth discussion of circuit control algorithms and Matlab simulation. The three-phase photovoltaic grid-connected inverter in the design mainly consists of a DC-DC direct current converter circuit and a grid-connected inverter circuit. The DC-DC circuit in the front part is a multi-branch parallel connection with each branch independently for maximum power tracking, which meets the requirement of wide input of direct current voltage and can be used in various photovoltaic industry systems; The grid-connected inverter circuit in the rear part is inverted using SVPWM vector control to improve voltage utilization rate and reduce input harmonics to the grid. In this paper, based on the analysis of the three-phase photovoltaic inverter principle, Matlab is used for simulation to observe the feasibility of the whole system and the effect of different variables on the output voltage.Key words photovoltaic power generation; grid-connected inverter; maximum power point tracking; SVPWM引言目前我国已初步建立起一套比较完善的太阳能与风能的协同与互补工作系统，而对于光伏并网逆变系统的控制试验则缺乏深入的探讨[1-2]。
基于MATLAB光伏发电系统设计与仿真光伏发电系统是一种利用光能转化为电能的发电装置，具有环保、可再生能源的特点，被广泛应用于家庭和工业领域。
在设计和仿真光伏发电系统时，MATLAB是一个强大的工具，可以帮助用户进行系统建模、优化设计和性能评估。
首先，光伏发电系统的设计需要考虑到以下几个方面：1.光伏电池阵列的布局：光伏电池阵列是光伏发电系统的核心部件，其布局直接影响系统的电能输出。
在MATLAB中，可以使用图形界面工具进行电池阵列的布局设计，考虑到阴影遮挡和角度调整等因素，优化电池布局，提高能量转换效率。
2.逆变器和控制系统设计：逆变器是将光伏电池阵列输出的直流电转换为交流电的关键设备。
在MATLAB中，可以设计逆变器的控制系统，实现电能的稳定输出。
同时，可以模拟不同天气条件下的光伏电池阵列输出，通过优化控制算法，提高光伏电池系统的性能。
3.系统性能评估：利用MATLAB，可以进行光伏发电系统的性能评估，包括功率输出、能量转换效率、电网连接特性等。
通过对系统的各种参数进行仿真，可以优化系统的设计和运行，提高发电系统的效率和可靠性。
除了设计和仿真，MATLAB还提供了其他工具，用于分析和优化光伏发电系统的运行。
例如，可以进行负荷分析，根据负荷特性和用电需求，确定光伏发电系统的容量和布局。
同时，MATLAB还可以用于进行经济评估，估算系统的成本和收益，帮助用户制定合理的投资策略。
总之，基于MATLAB的光伏发电系统设计和仿真可以帮助用户进行系统的建模、性能评估和优化设计，实现电能的高效利用和可靠输出。
MATLAB提供了丰富的工具和函数，用于处理光伏发电系统的各种问题，为用户提供了一个全面而强大的开发平台。
一、实验过程记录1.画出实验接线图图1 实验接线图图2 光伏电池板图3 实验接线实物图2.实验过程记录与分析（1）给出实验的详细步骤○1实验前根据指导书要求完成预习报告○2按预习报告设计的实习步骤，利用MATLAB建立光伏数学模型，如下图4所示。
图4 光伏电池模型其中PV Array模块里子模块如下图5所示。
图5 PV Array模型其中Iph，Uoc，Io，Vt子模块如下图6-9所示。
图6Iph子模块图7Uoc子模块图8 Io子模块图9Vt子模块○3在光伏电池建模的基础上，输入实际光伏电池参数值，研究不同光照强度下、不同温度下光伏电池的I-V、P-V特性曲线，并得出结论。
○4设计光伏电池测试平台，在不同光照、温度情况下测试光伏电池输出电压、输出电流值，对实测数据进行处理并加以分析，记录实际光伏电池的I-V、P-V特性曲线，与仿真结果进行对比，得出有意义的结论。
○5确定电力变换电路拓扑结构，设计电路中的相关参数值，通过MATLAB搭建电路并仿真分析，搭建电路如图10所示。
图10离网型光伏发电系统○6确定系统MPPT控制策略，建立MPPT模块仿真模型，并仿真分析。
系统联调，调节离网型光伏发电系统的电路和控制参数值，仿真并分析最大功率跟踪控制效果。
（2）记录实验数据表1当T=290K时S=1305W/m2时的测试数据表2当T=287K时S=1305W/m2时的测试数据表3当T=287K时S=1278W/m2时的测试数据二、实验结果处理与分析1.实验数据的整理和选择使用MATLAB软件其中的simulink工具进行模型的搭建。
再对其进行仿真，得到仿真曲线。
使用Excel表格输入实验所测得U、I、P，在对其自动生成I-V，P-V曲线。
2.绘制不同光照强度下、不同温度下光伏电池的I-V、P-V特性曲线；图11 I-V曲线图12 P-V曲线当T=290K时S=1305W/m2时的测拟合曲线图13 I-V曲线图14 P-V曲线当T=287K时S=1305W/m2时的拟合曲线图15 I-V曲线图16 P-V曲线当T=287K时S=1278W/m2时的拟合曲线3.所得实验数值和预习所得理论值比较，进行实验结果的误差分析所得实验数值和预习所得理论值比较，仿真波形开路电压均比实验所得的开路电压大，仿真波形最大功率也比实验所得最大功率大，所取得最大功率值对应的电压值也是仿真时比实验时的大，造成这个现象的原因有以下几点：（1）由于天气原因，真实测试环境的光照强度有些不稳定，前后变化幅度明显，这也导致了一部分的误差。
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。
Matlab-Simulink仿真论文光伏发电技术课程论文摘要：仿真时注意数学模型与物理模型之间的差异，注意由数学模型向物理模型转换的意义和方式。
仿真过程中注意区分理想情况与实际情况的差别，为了让仿真的结果准确稳定，必要时须在仿真模型中添加一些实际电路中未必包含的辅助器件。
仿真的使用注意与实验相结合，积极利用仿真为一些复杂的实验或系统设计进行先导性的探索，以积累数据少走弯路，提高实验和设计的效率。
光伏發电技术是新能源科学与工程专业（光伏技术方向）一门重要的专业核心课程。
该课程的内容以一个完整的、面向实际应用的光伏发电系统的构成为组织依据。
光伏发电系统是一个利用光伏电池发电并将所发电能加以应用的系统，在一个光伏发电系统中，可发电的光伏电池是电能的源头，负载或电网是电能的终点，电能控制与变换器件（直流变换器件、逆变器件）、储能装置是必要的中间环节。
所以光伏发电技术课程的内容就是与上述的器件与装置的工作原理、技术规范等方面相对应，包含着较多的电能变换原理、电路系统控制等方面的内容。
一、仿真方法在光伏发电技术课程教学中的意义所谓仿真就是利用专门的计算机软件构建一个模型来代表一个物理系统，并对这个物理系统的运行或工作过程进行模拟，进而获得物理系统的诸多属性参数及其变化过程的一种方法。
随着计算机技术的发展，仿真方法在大学课程教学中也变得不可或缺，成为了一个重要的教学方法和教学内容组成部分。
光伏发电技术课程包含的内容较为广泛，其中存在着很多可以进行仿真演示及研究的内容，如光伏电池的输出特性受环境和负载的影响情况、电能变换过程及其控制等内容。
在教学过程中，利用仿真的方法可以很直观、直接地将有关的物理过程和结果展示出来。
仿真实施的条件较为简单，只需要有电脑和相关的软件即可，可以突破时间上、空间上、实验设施等条件的限制，能让教师很方便地进行展示和演示，更能让学生自由地进行练习和探究。
二、仿真方法在光伏发电技术课程中适用的范围光伏发电技术课程中适用于仿真方法进行教学和学习的内容主要可以分为这些部分：光伏电池模型的建构及其输出特性的仿真、电能变换电路的仿真、光伏电池输出最大功率点跟踪的仿真、蓄电池充放电控制电路的仿真、光伏发电系统并网的仿真等部分。
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。
基于MATLAB的发电机仿真实验实验目的1.学习运用matlab软件对发电机进行仿真短路试验。
2.对系统的稳态运行、单相短路、两相短路、三相短路进行比较分析。
3.对系统并网状态进行分析。
实验内容用matlab软件搭建一个发电机与负荷小系统模型，仿真各种短路情况并对结果做进一步分析。
实验步骤一、熟悉原件熟悉matlab中simulink、simmechanics、simpowersystems等要用到的主要模块。
了解模块中的各个原件。
二、建立模型单机系统仿真图（并网前）（并网后）三、选择模块1.从simpowersystems-machines中找到发电机simplified synchronous machine si units元件并复制到电路图中，双击发电机元件，进行参数设置如下：2.从simulink-sources选择常数发生器constant元件，并复制到电路图中，设置机械功率值为700e6，设置电压幅值为156e3。
3.从Simpowersystems-measurements选择三相电压-电流测量three-phase v-i measurement元件，并复制到电路图中，设置参数如下：4.从Simpowersystems-elements中选择传输线路distributed parameters line元件，并复制到电路图中，设置参数如下：（线路1与线路2设置参数相同）5.从Simpowersystems-elements中选择三相电路短路故障发生器three-phase fault元件，并复制到电路图中，参数设置如下：6.从Simpowersystems-elements中选择三相断路器three-phase breaker元件，并复制到电路图中，参数设置如下：7.从Simpowersystems-elements中选择三相变压器three-phase transformer(two windings)元件，并复制到电路图中，参数设置如下：8.从Simpowersystems-elements中选择三相串联rlc负载three-phase series rlc load元件，并复制到电路图中，参数设置如下：9.从Simpowersystems-measurements中选择multimeter，并将它们复制到电路图中。
题目：基于Matlab/ Simulink的三相光伏发电并网系统的仿真院系：：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。
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。
随着我国能源需求的不断增长，以及化石能源消耗带来的环境污染的压力不断加剧，新能源和可再生能源的开发利用越来越受到国家的重视和社会的关注。
二、实验原理1.并网逆变器的状态空间及数学模型1.1主电路拓扑图1.1所示为三相并网发电系统的拓扑结构，图中，i ii1为直流输入电源,i1为输入直流母线滤波电容 ,i1~i6为三相逆变桥的6个IGBT开关管 ,i1为滤波电感i1的阻和由每相桥臂上、下管互锁死区所引起的电压损失，i2为滤波电感i2的阻，i1、i2、i2组成三阶LCL滤波器。
图1.1 三相并网发电系统拓扑结构图1.2三相并网逆变器dq坐标系下数学模型滤波器状态空间模型的具体形式与所选状态变量有关，为了建立采用LCL滤波器的三相并网逆变器的状态空间数学模型，这里选择i1的电感电流i1、电容i1的电压i c。
以及并网电感i2上的电流i2为状态变量 ,在三相平衡的情况下根据PARK变换可得两相同步旋转dq坐标系下的状态方程为:式中i d 、i q 、i sd 、i sq 为三相桥臂电压与电网电压的dq 分量。
根据式（1）所示的LCL 滤波器在dq 坐标系下的数学模型，旋转3/2变换在系统的d 轴和q 轴之间引入了强耦合，d 、q 轴电流除受控制量i d 均和i q 影响外，还受耦合电压ωi 1i 1q 、−ωi 1i 1d 、ωi 2i 1q 、−ωi 2i 2d 和耦合电流ωi 2i cq 、−ωi 2i cd 以及电网电压i sd 、i sq 的影响。
如果不对d 轴和q 轴进行解耦控制 ，采用电流闭环控制时d 轴和q 轴的电流指令跟踪效果不是很理想。
1.3 基于电流双环控制的原理分析基于并网电流单环PI 控制无法使系统稳定运行 ,采用电感电流i 1作为环电流反馈的电流双环控制对系统稳定性没有明显的改善，但采用如图1.3.1所示的电容电流i c 作为环反馈的双环控制，在选择合适的外环控制器参数情况下完全能够使系统稳定运行。
图1.3.1 电感电流外环电容电流环系统框图1232k*2k 2k 12231(s)(s)(s)(s)(s)i i i 1(s)(s)(s)(s)(s)(s)=-+++i c c G G G G G G G G G G G （3） 式中1111(s)=+G L S R ；221(s)=G C S ；c c (s)=G K ；3221(s)=+G L S R ；i i (s)=+p KG K S。
将图 1.3.1等效变换为图 1.3.2所示的电流双环控制系统等效图,其参考信号为**22(K /s)=+r c p i I K K I 。
图1.3.2中，反馈通道的反馈信号由电容电流c I 和并网电流2I 及积分量分别乘以c K 、c p K K 、i p K K 3个常系数的总和形成。
如果把电容电流c I 和并网电流2I 及其积分量看成系统的3个状态变量 ,则图1.3.2是以*2r I 为输入量 , 以c K 、c p K K 、i p K K 组成状态反馈增益矩阵的状态反馈控制系统。
可以看出，当改变环控制参数c K 时，也同时改变了电容电流c I 和并网电流2I 及其积分量的反馈通道系数c K 、c p K K 以及i p K K ，因此导致电流双环控制器无法通过改变i K 、p K 、c K 的数值将系统的闭环极点配置到所希望的位置上 以满足性能指标要求 , 也是下一步采用高阶极点配置的方法设计电流双环控制器参数时需要解决的问题 。
图1.3.2 并网逆变器双环控制系统等效框图2. LCL 型滤波器的原理LCL 与L 不同，它是三阶模型，如果设计不好会影响系统的稳定性，需要分析LCL 滤波器的整体模型。
参数设计过程中，除了要满足网侧电流谐波含量标准外，还要使逆变器侧电流谐波和电容吸收无功功率小。
图2.2.1 单相LCL 滤波器拓扑结构针对单相LCL 频率特性进行分析和研究图2.2.1所示，(),,ri V i a b c =是逆变器侧输出交流电压，(),,si V i a b c =是电网侧电压，1L 和2L分别为逆变器侧和电网侧的滤波电感，1R 和2R 分别为对应电感的等效电阻，f C 是滤波电容，d R 是电容支路的电阻。
相比于L 滤波器，LCL 滤波器多了2L 和f C ，电容支路对高频纹波电流呈现低阻抗通路从而旁路高频电流，电感2L 抑制电流2i i 中的高频纹波。
逆变器侧和网侧电阻1R 、2R 相比于感抗1L 、2L 较小，可以忽略。
图2.2.1进行拉普拉斯变换得到滤波器的结构框图如2.2.2。
图中看出，LCL 滤波器中，逆变器侧电感支路1L 与网侧电感支路2L 和电容支路f C 并联电路串联，求出滤波器的传递函数。
图2.2.2 LCL 滤波器的结构框图系统的串联阻抗为X ：（2-1）逆变器侧电流1i i 为1i rii V X =，网侧滤波电感和电容分流关系： （2-2）由逆变器侧电流1i i 和公式（3-2）带入可以得到网侧电流2i i ：（2-3）由上式可以得出从逆变器侧电压ri V 到网侧电流2i i 的传递函数：（2-4）()()2321212121//C 221f f f f L f f f L L s R L R L C s L L sX sL X L C s R C s ++++=+=++22112211ff C f f i i i L C f f f X R C s i i i X X L C s R C s +==+++()()2232212121211f f ri f f ri rii f f f f f f f R C s V R C s V V i X L C s R C s L L C s R L R L C s L L s++=⨯=++++++()()()2321212121f f i ri f f f R C s i G s V L L C s L L R C s L L s+==++++在电路滤波器设计的过程中，功率开关元器件的纹波是设计的主要依据。
在给定纹波衰减率的条件下，可以由式（2-4）得出两个电感和电容的约束关系。
但是满足上述关系的参数可以是多组的并不唯一这给LCL 滤波器的设计增加了难度，需要分析LCL 滤波器的运行特性，找出电感和电容的约束条件。
三、 实验设计 1. LCL 型滤波器设计 1.1LCL 滤波器参数设计的约束条件（1）LCL 滤波器的电容将引起无功功率增加，从而降低功率因数。
为了保证系统的高功率因数，一般限制电容吸收的无功功率低于额定功率的5%。
（2）总电感值要小于，即，否则需要较高的直流电压来保证电流的控制性，这将会增大功率开关的损耗。
（3）为了避免开关频率附近的谐波激发LCL 谐振，谐振频率应远离开关频率，一般小于，但不能过小，否则低次谐波电流将通过LCL 滤波器得以放大。
一般谐振频率在十倍的基波频率到开关频率的一半之间100.5res sw f f f ≤≤。
（4）需增设阻尼电阻防止谐振，但阻值不能太大，以免带来过多的损耗，从而降低了效率。
1.2 LCL 滤波器参数计算(1)电感1L 的计算：1L =（3-1）U 为网侧相电压有效值，sip i 为谐波电流峰值，sw f 为开关频率。
(2)总电感值的约束条件：m L ≤（3-2）其中dc U 为直流母线电压，m E 为网侧相电压峰值，m I 为相电流峰值,且f C 0.1pu 0.1g L L pu +≤res f 0.5res f8dcsip swU L i f ≥（3-3） (3)计算电容C可先确定谐振频率r f ，sw r f f f 5.010≤≤，再根据公式：r f =（3-4） 计算得电容C 的值；也可以取电容消耗的无功功率为总功率的5%，利用约束条件：b C C %5≤，其中b b b z w C 1=，且p E z b 2=其中E 为网侧线电压有效值，b w 为基波频率。
(4)电容所串电阻d R1132d rR f π=（3-5） 有很多的限制条件，满足有功功率和无功的控制要求，总结如下： （1）滤波电容吸收的无功尽量少； （2）逆变器侧电流纹波尽量少；（3）谐振频率避免与开关频率及其倍数附近重合； （4）提高逆变器电压对电网侧电流控制。
