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本科生毕业设计说明书（设计论文）题目：光伏发电系统建模及其仿真光伏发电系统建模及其仿真摘要伴随着能源危机和环境问题的不断加剧，清洁能源的发展进程被大大的推进了。
太阳能作为一种新能源以其没有污染，安全又可靠，能量随处可以得到等优点越来越受到人们的青睐。
无论从近期还是远期，无论从能源环境的角度还是从边远地区和特殊应用领域需求的角度考虑，太阳能发电都极具有吸引力。
那么对光伏发电系统的研究则就变得既有价值又有意义。
通过对光伏发电系统的理论研究学习，建立了完整的光伏发电系统体系，本文深入的研究了光伏电池在不同光照强度、不同温度下的电压、功率输出特性。
本文的研究重点是光伏发电系统的控制技术，以及在MATLAB/SIMULINK 仿真环境下的仿真结果。
讨论了多种最大功率点跟踪方法；且分别讨论学习了在光伏并网和独立发电系统情况下的逆变器和MPPT的控制，并建立了仿真模型，提出了相应的控制策略。
且在最后论述了孤岛效应的产生和反孤岛策略，用电压频率检测法完成了孤岛检测与保护。
关键词：光伏电池，逆变器，最大功率点跟踪，孤岛效应，MATLAB仿真AbstractWith the growing energy crisis and environmental problems, clean energy is greatly promote the development process. Solar energy as a new kind of energy for its no pollution, safe and reliable, widely available energy advantages, such as more and more get the favor of people. No matter from the near future or long-dated and, no matter from the Angle of energy and environment, or from remote areas and special applications demand point of view, solar power generation is extremely attractive. So the study of photovoltaic power generation system has become both a rewarding and meaningful.Through the study of theoretical research of photovoltaic power generation system, established a complete system of photovoltaic power generation system, this paper in-depth study the photovoltaic cells under different illumination intensity, temperature, voltage, power output characteristics.In this paper, the research emphasis is the control technology of photovoltaic power generation system, and the simulation results in MATLAB/SIMULINK environment. Discussed a variety of maximum powerpoint tracking methods; And, respectively, to discuss the study under the condition of independent power generation and photovoltaic (pv) grid system of the inverter with MPPT control, and established the simulation model, put forward the corresponding control strategy. And islanding is discussed at the end of the production and the reverse island strategy, using frequency voltage tests completed island detection and protection.Keywords: photovoltaic batteries, inverter, maximum power point tracking, islanding, the MATLAB simulation目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (2)1.1新能源发电的背景和意义 (2)1.2光伏产业的现状和前景 (2)1.2.1太阳能光伏发电的发展现状 (2)1.2.2光伏发电产业的前景 (2)1.3本文设计容 (2)第二章光伏发电系统概述 (2)2.1光伏发电系统的基本工作原理 (2)2.2光伏发电系统的组成 (2)2.3光伏发电系统的分类 (2)2.3.1太阳能独立光伏发电系统 (2)2.3.2 并网光伏发电系统 (2)2.3.3互补型光伏发电系统 (2)第三章光伏发电系统建模及其仿真 (2)3.1光伏电池阵列的建模 (2)3.1.1 光伏电池阵列的数学模型 (2)3.1.2 光强和温度对光伏电池输出结果的影响 (2)3.1.3太光照强度模型 (2)3.2光伏发电系统的主电路模型 (2)3.2.1光伏并网发电系统的主电路模型 (2)3.2.2离网型光伏发电系统的主电路的模型 (2)第四章光伏发电系统的控制技术 (2)4.1光伏发电MPPT技术 (2)4.2电导增量法 (2)4.2.1电导增量法的原理 (2)4.2.2电导增量法改进 (2)4.3 最大功率控制技术仿真 (2)4.4光伏并网发电系统的控制 (2)4.4.1并网逆变器控制 (2)4.4.2 电流环的分析建模 (2)4.4.3锁相环的原理分析 (2)4.5离网光伏发电系统的控制 (2)4.5.1 光伏充电控制分析 (2)4.5.2独立光伏发电系统的逆变器控制技术 (2)第五章光伏并网系统中的孤岛效应 (2)5.1孤岛效应的分析和危害 (2)5.2 孤岛效应的检测 (2)5.2.1孤岛检测标准 (2)5.2.2孤岛检测方法 (2)结论 (2)展望 (2)参考文献 (2)致 (2)第一章绪论1.1新能源发电的背景和意义能源一直是人类社会生存和发展的动力和源泉。
太阳能光伏发电系统的建模与仿真随着全球环境保护意识不断增强，可再生能源的开发和应用变得越来越重要。
光伏发电作为一种利用太阳能直接转化为电能的方式，自然也备受关注。
在建设光伏发电场之前，我们可以使用建模与仿真技术，来帮助我们设计和优化光伏发电系统。
本文将会探讨太阳能光伏发电系统的建模与仿真方法。
一、建模方法建模是建立光伏发电系统物理模型的过程。
通过物理模型，我们可以了解系统内部的运作原理，优化系统的结构和技术参数以提高光伏发电效率。
在建模的过程中，可以采用两种方法：自顶向下和自下向上。
1.1 自顶向下自顶向下的建模法是由顶层向底层逐步分解，形成一整个系统的过程。
这种方法首先从整个光伏发电系统的总体设计出发，接着将系统分成不同的模块，最后分解到每个模块的细节设计。
在自顶向下的建模中，主要包括以下步骤：1) 确定建模目标和范围；2) 建立系统层次结构，确定系统的模块划分；3) 定义每个模块的详细参数，建立物理模型；4) 分析系统的总体性能，进行优化。
1.2 自下向上自下向上的建模法是由底层向顶层逐步合并，形成一整个系统的过程。
这种方法首先从每个部件的设计出发，接着将每个部件合并到模块，最后合并到整个系统。
在自下向上的建模中，主要包括以下步骤：1) 确定每个部件的设计参数；2) 将每个部件的设计合并到对应的模块中；3) 将所有模块合并，建立完整的系统模型；4) 分析系统的总体性能，进行优化。
二、仿真方法仿真是利用计算机模拟物理过程的一种方法。
通过仿真，我们可以模拟光伏发电系统在不同条件下的运行状态，优化光伏组件和逆变器的参数，评估发电量和电网接口的稳定性。
2.1 光伏组件的仿真光伏组件是光伏发电系统的核心部件。
在光伏组件的设计和仿真中，主要考虑以下因素：1) 光照强度和角度对光伏输出电能的影响；2) 温度对光伏输出电能的影响；3) 光伏单元的组合方式和布局对系统性能的影响。
对于光伏组件的仿真，可以采用软件模拟和硬件实验相结合的方式。
实用光伏电池建模及MPPT算法仿真郭爽;王丰贵【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2014(000)008【摘要】基于工程用光伏模块输出方程，利用Matlab/Simulink建立一个光伏电池实用仿真模型。
该模型可以模拟实际光伏模块在不同环境下的输出特性曲线。
在传统的电导增量法基础上利用计算得到的步长进行最大功率点跟踪，通过仿真结果表明在外界环境剧烈变化时改进的电导增量法可以快速跟踪光伏电池的最大功率点。
该文是在Matlab/Simulink中实现了梯度变步长电导增量法，且在此给出该算法的模型搭建图，并在保证仿真精度的情况下通过加入延迟模块解决了仿真中的代数环问题。
%Based on output equation of engineering PV module,a practical simulation model of PV cells was established by means of Matlab/Simulink. This model can simulate the output characteristic curves of practical PV module under different en-vironments. The calculated step length is adopted to track maximum power point on the basis of the traditional incremental con-ductance method. The simulation results show that the maximum power point of photovoltaic cells can be fast tracked with theim-proved incremental conductance method as the external environment changes violently. The innovation of this paper is that the gradient variable step incremental conductance method is implemented inMatlab/Simulink,the simulation model diagram of the algorithm is presented in this paper,and the algebraic loop problem existing insimulation is solved by adding a delay module in the case of ensuring the precision.【总页数】3页(P148-150)【作者】郭爽;王丰贵【作者单位】山东省科学院自动化研究所，山东济南 250014; 南京理工大学自动化学院，江苏南京 210094;山东省科学院自动化研究所，山东济南 250014【正文语种】中文【中图分类】TN964-34【相关文献】1.光伏电池建模及变步长MPPT控制 [J], 马爱华;李磊;师贺2.基于光伏电池模型的MPPT算法仿真 [J], 赵西超;关维国;王晓斌;程猛3.基于光伏电池模型的MPPT算法仿真 [J], 赵西超;关维国;王晓斌;程猛4.光伏电池建模以及MPPT仿真分析 [J], 刁明君5.光伏电池建模及变步长MPPT控制 [J], 马爱华;李磊;师贺因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
太阳能光伏电池全过程仿真模型研究太阳能光伏电池是一种基于光电效应转化太阳能为电能的装置。
由于其环保、经济、安全、长寿命等特点，近年来得到了广泛的研究和应用。
而在研究和应用中，仿真模型则是一项重要的工作。
一、太阳能光伏电池的基本原理太阳能光伏电池基于半导体PN结构，由P型半导体和N型半导体相接，在两者交界处形成一个电场。
当太阳光照射在P-N结的界面上时，被吸收的光子能量将释放出电子和空穴，导致电子和空穴在P-N结的界面处发生迁移，并形成电动势。
这个电动势将产生电流，从而将太阳能转化为直流电能。
二、太阳能光伏电池的仿真模型太阳能光伏电池的仿真模型可以分为两个部分：光伏发电模型和电路模型。
1. 光伏发电模型光伏发电模型描述了太阳能光伏电池的输出特性。
该模型涉及到光伏电池的输入参数（太阳辐射和温度）以及材料参数（短路电流、开路电压、填充因子等）。
在光伏发电模型中，太阳辐射可以用标准太阳辐射光谱模型（AM1.5G）来模拟。
同时，由于温度对光伏电池性能的影响，需要考虑温度对太阳能光伏电池的电子迁移率和扩散率的影响。
在材料参数方面，短路电流、开路电压和填充因子是光伏电池的主要性能参数，它们与光伏电池的材料和制造工艺有关。
在建立光伏发电模型时，需要结合实际测试数据及公式进行参数的确定。
2. 电路模型电路模型是太阳能光伏电池输出电能的转换和控制过程的模型。
该模型通常由直流-直流变换器（或DC/AC变换器）和电池电压/电流测量电路组成。
直流-直流变换器将光伏电池的输出转化为适宜的直流电压，并保证输出电流符合负载电流需求。
在电路模型建立中，需要考虑典型负载和变换器的响应特性，并配合控制策略，实现太阳能光伏电池输出电能的最大匹配、最大跟踪与充电/放电控制等功能。
三、太阳能光伏电池的仿真模拟分析太阳能光伏电池的仿真模拟分析是利用计算机进行电路仿真和模拟的过程。
通过模拟太阳能光伏电池在不同条件下的电力输出，可以得到太阳能光伏电池的电性能特性曲线、效率、最大功率点、功率图、电压图等信息。
太阳能光伏发电系统建模与仿真随着人们对环保意识的不断加强，太阳能光伏发电系统的需求量在逐渐增加。
为了更好地了解该系统的工作原理和性能，建模与仿真成为了必要的研究手段。
一、太阳能光伏发电系统的工作原理太阳能光伏发电系统主要由光伏电池、光伏逆变器和电网组成。
光伏电池是将太阳能转化成电能的核心部分，它是由多个电池片组成的，每个电池片都是由两层硅晶体和P-N结构组成的。
当光照射到光伏电池上时，电池片中的P-N结构会通过光生电效应形成电子-空穴对，进而产生电压和电流。
然后这些电能会通过光伏逆变器转换为与电网相适应的直流电或交流电。
二、太阳能光伏发电系统的建模为了了解太阳能光伏发电系统的工作状态，必须对其进行建模。
在建模时，需要将光伏电池、逆变器及电网等部分分别进行建模，且分别建立相应的模型。
光伏电池是太阳能光伏发电系统的核心，因此需要着重研究其模型。
理想情况下，光伏电池可以被建模为一个单一的电流源，其效应等同于一个弱光源或一个电阻。
常见的光伏电池模型有单二极管、单指数电阻和多指数电阻模型等。
而光伏逆变器则可以使用各种电子元器件和电路组件组成，如电感、电容和开关管等。
三、太阳能光伏发电系统的仿真与建模相比，仿真更为复杂。
在仿真中，需要模拟不同的实际工况，如天气条件的变化、电池温度的变化等。
常见的仿真软件有PSpice、MATLAB等。
在仿真时，需要根据实际情况确定相应的输入参数，如光伏辐照度、空气质量等，然后根据所建模型及输入参数进行仿真计算。
在完成仿真后，可以对仿真结果进行分析，评估系统的性能指标以及各种因素对系统性能的影响。
仿真还可以帮助优化系统的设计，确定逆变器的控制策略等。
四、太阳能光伏发电系统的应用前景太阳能光伏发电系统已经广泛应用于很多领域，如居民住宅、商业、工业等。
在居民住宅中，太阳能光伏发电系统可以为家庭供电，实现自给自足；在商业领域中，太阳能光伏发电系统可以降低企业的用电成本，提高企业的经济效益；在工业领域中，太阳能光伏发电系统可以帮助企业减少能源消耗和排放，提高企业的生产效率。
智能光伏发电系统的建模与仿真随着环保意识的增强，太阳能发电逐渐成为人们关注的焦点，而智能光伏发电系统作为太阳能发电的一种方式，也越来越被重视。
在建设智能光伏发电系统之前，首先需要进行建模与仿真，对光伏发电系统进行分析和优化。
本文将从建模与仿真的角度来探讨智能光伏发电系统的实现。
一、智能光伏发电系统的概述智能光伏发电系统是指通过能量转换将太阳能转化为可用的电能，实现对能源的利用。
在光伏发电系统中，太阳能电池是关键组件。
太阳能电池将太阳辐射能转化为电能，传送至直流侧逆变器将其转化为交流电后输出到电网中，完成光伏发电系统的整个工作过程。
二、智能光伏发电系统建模的必要性通过建模可以对系统进行仿真，通过仿真得到的结果进行预测、分析和优化，从而为实际工程提供指导。
在建设智能光伏发电系统之前，通过建模仿真可以比较直观地了解整个系统的运转情况，为后续的设计和优化提供依据。
综上所述，建模是智能光伏发电系统实现的必要步骤。
三、智能光伏发电系统建模方法智能光伏发电系统建模的方法有多种，常用的有Matlab/Simulink和PSCAD两种工具。
下文分别对这两种工具的建模方法进行介绍。
1. Matlab/Simulink建模方法Matlab/Simulink是较常用的一种建模仿真工具，以下是建模过程的具体步骤：（1）建立模型：在Simulink中选择合适的模块，并将其拖到和构建好的系统中。
（2）配置模块参数：对系统中选的模块进行特定的参数设置，达到满足需求的目的。
（3）连接模块：和建立模型类似，将所选模块通过箭头连接到一起，形成连接线路。
（4）仿真系统：在建立好的模型中选择仿真，并设置仿真时间段。
（5）分析仿真结果：基于仿真结果，进行后续的分析和优化。
2. PSCAD建模方法PSCAD是一种基于Windows下的电力仿真软件，以下是建模过程的具体步骤：（1）定义模型：选择所需的模块，命名后进行模型定义。
（2）配置模块参数：为每个模块设置特定的参数，以满足系统的要求。
新能源光伏发电系统的建模与仿真近年来，随着能源消耗的不断增加和环境污染的严重性日益加剧，新能源的开发和利用变得越来越重要。
而光伏发电作为新型能源的代表之一，具有环保、经济、可持续等多种优势，已成为全球范围内发展最快的新能源之一。
光伏发电系统的建模和仿真是光伏发电研究中的重要一环，下面将结合实际案例探讨光伏发电系统的建模与仿真。
一、光伏发电系统的构成光伏发电系统主要由光伏组件、逆变器、电池及控制器等部分组成。
其中，光伏组件是光伏发电的核心部件，逆变器是将直流电转换成交流电的重要设备，而电池和控制器的作用则是优化光伏发电的效果。
二、建模与仿真的意义光伏发电系统的建模和仿真是指通过一系列计算模型和工具，对光伏发电系统的关键性能指标进行评估和优化，并从理论上验证和改进光伏发电系统的设计与控制方法。
这一过程对于光伏发电系统的研究和发展具有重要的意义。
具体来说：1.优化光伏组件的选择和设计。
通过建立光伏组件的计算模型，评估光伏电池片的效率、温度、光谱响应等因素，分析不同光伏组件的性能，最终选取最佳的设计方案进行光伏组件的选择和制造。
2.优化逆变器的设计和控制。
逆变器是将直流电转换成交流电的关键设备。
通过建立逆变器的计算模型，评估逆变器的效率、损耗等因素，分析不同逆变器的性能，优化逆变器的设计和控制，提高光伏发电的效率和经济性。
3.分析光伏发电系统稳定性。
建立光伏发电系统的全局模型，评估系统的稳定性和可靠性，识别并解决可能出现的问题，确保光伏发电系统能够长期稳定、可靠地运行。
三、光伏发电系统建模与仿真的方法目前，光伏发电系统建模和仿真的方法主要有以下几种：1.电路模型法。
该方法利用电路模型对光伏组件进行电气特性建模，通过计算模型评估光伏组件的性能和效果。
该方法以简单、高精度为特点，常用于对小型光伏发电系统进行建模和仿真。
2. 均衡方程法。
该方法基于物理均衡方程，建立光伏组件的热学特性模型，用于评估光伏组件的温度和效率等性能指标。
光伏发电系统建模与仿真简介光伏发电系统是一种利用太阳光能直接转化为电能的设备，逐渐成为一种重要的可再生能源发电方式。
建立光伏发电系统的数学模型，并进行仿真，可以帮助我们更好地了解光伏发电系统的运行原理以及优化系统性能的方法。
在本文中，我们将讨论光伏发电系统的建模方法，并介绍如何使用仿真工具进行系统仿真。
本文将包含以下几个部分：1.光伏发电系统的基本原理2.光伏发电系统的数学建模方法3.仿真工具介绍与使用方法4.光伏发电系统的仿真案例分析5.结论与展望光伏发电系统的基本原理光伏发电系统主要由光伏电池阵列、逆变器和电网连接组成。
光伏电池阵列是光伏发电系统的核心部件，通过将太阳能转化为直流电能。
逆变器则将直流电转化为交流电，并将其与电网连接起来，以实现电能的输出和调节。
光伏电池的工作原理是通过光生电效应将太阳光能转化为电能。
在光照条件下，光线照射到光伏电池上，光能被光伏电池吸收，进而激发光伏电池中的电子。
这些电子在光伏电池中形成电流，经过光伏电池上的导线和电子器件，通过负载最终输出电能。
光伏发电系统的数学建模方法为了更好地理解光伏发电系统的工作原理和性能，我们需要建立数学模型对其进行描述。
光伏发电系统的数学建模主要包括以下几个方面：1.光伏发电效率模型：光伏发电效率是指光伏电池将太阳能转化为电能的能力。
建立光伏发电效率模型可以帮助我们了解光伏电池在不同光照条件下的工作效果。
2.光伏电池阵列模型：光伏电池阵列是由多个光伏电池组成的。
建立光伏电池阵列模型可以帮助我们了解光伏电池之间的相互影响以及整个光伏发电系统的总体性能。
3.逆变器模型：逆变器是将光伏电池阵列输出的直流电转化为交流电的设备。
建立逆变器模型可以帮助我们了解逆变器的工作原理以及对电网连接的影响。
4.功率调节策略模型：光伏发电系统在不同的工作条件下需要采用不同的功率调节策略。
建立功率调节策略模型可以帮助我们优化光伏发电系统的性能。
通过建立以上数学模型，我们可以对光伏发电系统进行仿真研究，从而更好地理解和优化系统的性能。
光伏发电系统的建模与仿真研究随着人口的增加和经济的发展，对能源的需求和依赖日益增强，传统化石能源已经不能满足人们的需求，同时其排放的废气也对环境造成严重的污染。
因此，可再生能源逐渐受到人们的重视，其中光伏发电因其环保、可持续性和安全性等特点，已经成为了可再生能源中的主流。
在实际运行中，光伏发电系统的电气特性和光照条件会对其发电效率产生影响，因此需要对其进行建模和仿真研究，以提高系统的稳定性和适应性。
光伏发电系统的建模主要包括光伏电池建模、光伏电池组建模、光伏逆变器建模等。
光伏电池建模光伏电池是光伏发电的核心部件，因此对其进行详细的建模十分重要。
光伏电池建模可以简化为以下几个步骤：1. 光伏电池写出基本方程，包括光电流、反向饱和电流、产生的电流等。
2. 定义光伏电池的等效电路，包括电阻、电压源、电容等。
3. 通过数值计算的方法求出光伏电池组的输出电压和输出功率等参数。
光伏电池组建模光伏电池组建模是光伏系统建模的重要环节。
其建模可以简化为以下几个步骤：1. 将光伏电池连接起来形成电池阵列，定义其电路模型。
可以用串联模型或并联模型来表示电池阵列。
2. 定义电池阵列的输出电压和输出功率等参数，根据光照强度的变化来预测电池阵列的性能。
3. 通过数值计算的方法来求解电池阵列的输出电参数和输出功率等参数。
光伏逆变器建模光伏逆变器是将光伏电池组输出的直流电转换成交流电并输出到电网中的设备。
因此，光伏逆变器的建模也十分重要。
其建模可以简化为以下几个步骤：1. 根据逆变器的特性将其建模为一个电路模型，包括开关、电感、电容等。
2. 计算出逆变器的输出波形和输出功率等参数，并与电网的要求进行匹配。
3. 通过数值计算的方法来求解逆变器的输出参数和输出功率等参数。
仿真分析通过对光伏发电系统进行建模，可以进行系统的仿真分析。
仿真分析可以模拟出一定时间和光照条件下光伏发电系统的电气特性，进而预测其性能表现，并对其进行优化。
优化控制策略在光伏发电系统中，光照条件会对其发电效率产生影响。
