光伏并网逆变器整体建模及仿真

《自动化与仪器仪表》２０１１年第２期（总第１５４期）７１新型太阳能光伏并网逆变器仿真分析*潘　建（淮阴师范学院物理与电子电气工程学院 江苏淮安，223001）摘　要：介绍并分析一种新型太阳能光伏并网逆变器的拓扑结构及其工作原理。

为改善输出波形质量，减少并网电流谐波，该新型逆变器省略传统逆变桥臂的死区设定，通过控制逆变桥臂的直通矢量占空比实现光伏阵列输出电压的升压功能。

利用ＭＡＴＬＡＢ软件对逆变器控制模式进行仿真，仿真结果证明理论分析的正确性和有效性。

关键字：光伏并网；直通矢量；占空比Abstract: The topology structure and the operating principle of a new type of grid-connected photovoltaic inverter is introduced.The deadtime setting of bridge arm is elided which decreases the grid-connected current harmonics and improves the quality of output waveforms. The boost function of output voltage of the photovoltaic arrays is achieved by controlling the through vector duty ratio of bridge arm. The system is simulated in MA TLAB, and the waves of simulation accord with the theoretical analysis.Key words: Grid-connected photovoltaic ; Through vector ; Duty ratio中图分类号：ＴＫ５１３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１－９２２７（２０１１）０２－００７１－０３０ 前　言进入２１世纪，太阳能光伏发电技术得到了持续的发展，户用光伏并网发电已经成为太阳能利用的主要方式之一［１］。

东南大学硕士学位论文光伏并网逆变器建模和仿真研究姓名：唐金成申请学位级别：硕士专业：电机与电器指导教师：林明耀20080512摘要摘要随着Ｉ：业技术的迅猛发展，能源问题越米越受到人们的重视。

如何开发利用可再生资源以解决当前的能源危机成为一个热Ｉ’Ｊ话题。

人们普遍认为在目前可知的、并且已经得到比较广泛利用的可再生能源中，技术含量最高、最有发展前途的是太刖能。

太刖能利用的主流方向是光伏并网发电。

在光伏并网发电系统中，并网逆变器为核心。

因此，本文主要研究适用于光伏并网发电系统的逆变器。

论文首先描述了光伏电池的工作特性，研究了常见光伏阵列模型。

在此基础上，在ＭＡＴＬＡＢ仿真环境Ｆ，开发了光伏阵列通片ｊ仿真模型，分析了光伏阵列最人功率点的跟踪控制方法，最终采用干扰观测法实现了光伏阵列的最大功率点跟踪。

论文详细分析了Ｄｃ／Ｄｃ变换电路、ＤＣ／ＡＣ逆变电路的工作原理和ｒ作特性。

光伏并网发电系统中主电路参数的选择对于系统能否正常工作、系统输出电流波形质量的好坏有着重要的作用。

使＿｝｝ｊ舭ＴＬＡＢ中的ＰＯＷＥＲＳＹＳＴＥＭＢＬＯＣＫＳＥＴＳ工具软件建立了ＤＣ／ＤＣ变换电路、ＤＣ／ＡＣ逆变电路的动态模型．并进行了在开环和闭环谢种情况卜的仿真。

由ＤＣ／Ｄｃ变换电路、ＤＣ／ＡＣ逆变电路两个部分通过ＤＣＩｉｎｋ连接组成光伏并网逆变器。

通过对ＤＣ／ＤＣ变换电路的占空比调制实现了光伏阵列输出电压的控制，使光伏阵列运行在最大功率点。

通过对ＤＣ／ＡＣ逆变电路的舣环控制，以取得与电网电压同步的正弦电流输出和直流母线侧电压的稳定，其中电流内环采用滞环电流跟踪控制，电压外环采用ＰＩ控制。

最后，实验说明了仿真结果的止确性。

论文在给出孤岛效应危害的基础上，分析了目前常用的被动式、主动式孤岛检测方法，并采用并网电流幅值扰动法实现反孤岛效应。

【关键词】：建模，仿真，光伏并网，是大功率点跟踪，电流滞环控制，反孤岛效应ＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｅｏｐｌｅｐａｙｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｅｎｅｒｇｙ．Ｉｔｂｅｃｏｍｅｓａｈｏｔｔｏｐｉｃｔｈａｔｈｏｗｔｏｅｘｐｌｏｉｔａｎｄｕｓｅｒｅｎｅｗａｂｌｅｒｅｓｏｕｒｃｅｔｏｒｅｓｏｌｖｅｅｎｅｒｇｙｃｒｉｓｉｓｒｅｃｅｎｔｌｙ．Ｏｎｇｅｎｅｒａｌｖｉｅｗ，ａｍｏｎｇｔｈｅｒｅｎｅｗａｂｌｅｅｎｅｒｇｙｗｈｉｃｈｐｅｏｐｌｅｈａｖｅｋｎｏｗｎａｎｄｕｓｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙ，ｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙｈａｓｔｈｅｍｏｓｔｔｅｅｈｎｉｃａｌｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｗｏｕｌｄｄｅｖｅｌｏｐｂｅｓｔｉｎｆｕｔｕｒｅ．Ｔｈｅｍａｉｎｐｈａｓｅｏｆｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｓｏｌａｒｅｎｅｒｇｙｉｓｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ（ＰＶ）ｇｒｉｄ—ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍ，Ｔｈｅｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｖｅｒｔｅｒｉｓｔｈｅｋｅｙｆｏｒｔｈｅＰＶｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｎｖｅｒｔｅｒｆｏｒｔｈｅＰＶｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｅｔｈｅｓｉｓ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＰＶｃｅｌｌａｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｎｄｔｈｅＰＶａｒｒａｙｍｏｄｅｌｉｓｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｓｔｕｄｙ，ａｖｅｒｓａｔｉｌｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅＩｆｏｒＰＶａｒｔａｙｉｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｕｎｄｅｒＭＡＴＬＡＢｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｉｎｇ（ＭＰＰＴ）ｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｏｆＰＶａｒｒａｙｉｓｇｉｖｅｎ，ａｎｄｔｈｅｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎａｎｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ（Ｐ＆ｏ）ａｒｅａｄｏｐｔｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅＭＰＰＴｏｆＰＶａｒｒａｙｆｉｎａｌｌｙ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＤＣ／ＡＣｉｎｖｅｒｔｅｒａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｉｎｄｅｔａｉｌｓｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓ．ＴｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｍａｉｎｃｉｒｃｕｉｔｉｎｔｈｅＰＶｇｒｉｄ．ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍｗｉｌｌｃｏｎｃｅｍｄｉｒｅｃｔｌｙｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｏｐｅｒａｔｅｐｒｏｐｅｒｌｙ，ａｎｄｗｉｌｌｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｔｈｅｑｕａｉｌｔｙｏｆｏｕｔｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔ．ＴｗｏｄｙｎａｍｉｃｍｏｄｅｌｓｏｆＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ＤＣ／ＡＣｉｎｖｅｒｔｅｒａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｕｓｉｎｇＰＯＷＥＲＳＹＳＴＥＭＢＬＯＣＫＳＥＴＳｔｏｏｌｏｆｔｈｅＭＡＴＬＡＢ．Ｓｏｍｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｆｏｒｏｐｅｎｌｏｏｐａｎｄｃｌｏｓｅｌｏｏｐｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅｇｉｖｅｎｉｎｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｒｄｌｙ，ｔｈｅＰＶｇｄｄ．ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｊｎｖｅｒｔｅｒｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆａＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｎｄａＤＣ／ＡＣｉｎｖｅｒｔｅｒａｎｄｔｈｅｔｗｏｐａｒｔｓａｒｅｃｏｍｂｉｎｅｄｂｙａＤＣｌｉｎｋ．ＢｙｍｏｄｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｄｕｔｙｃｙｃｌｅｏｆＤＣ／ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｔｈｅＰＶａｒｒａｙｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅｉｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ，ｓｏＰＶａｒｒａｙｃａｌｆ］ｏｐｅｒａｔｅｏｎｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔ．ＤＣ／ＡＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｄｏｐｔｓｄｏｕｂｌｅｌｏｏｐｃｏｎｔｒｏｌ，ａｓａｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅｓｉｎｕｓｏｉｄａｌｗａｖｅｏｕｔｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔｉｓｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄｗｉｔｈｇｒｉｄｖｏｌｔａｇｅａｎｄＤＣｂｕｓｖｏｌｔａｇｅｃａｎｌｅｖｅｌｏｆｆ．Ｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｖｏｌｔａｇｅｌｏｏｐａｄｏｐｔｓｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ—ｂａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｔｒａｃｋｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌａｎｄＰＩｃｏｎ订ｏｌｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｙｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓ．ＴｈｅｉｓｌａｎｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｓｈｏｕｌｄｂｅｐｒｅｖｅｎｔｅｄｉｎＰＶｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅａｃｔｉｖｅａｎｄｐａｓｓｉｖｅｄｅｔｅｃｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓａｒｅｉｎｖｅｓ．＿ｔｉｇａｔｅｄｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓＫｅｙｗｏｒｄ：ＭｏｄｕｌｉｎｇｔＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ＰＶｇａｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ，Ｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｃｏｎｔｒｏｌ，Ａｎｔｉ－ｉｓｌａｎｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｌＩ东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

三电平光伏并网逆变器的设计和仿真三电平光伏并网逆变器是一种逆变器，可将光伏发电系统产生的直流电转换为交流电并注入电网中。

相较于传统的两电平逆变器，三电平逆变器具有较低的谐波畸变、较高的效率以及较低的损耗。

本文将主要介绍三电平光伏并网逆变器的设计和仿真。

首先，我们需要了解三电平光伏并网逆变器的工作原理。

该逆变器采用全桥拓扑结构，通过PWM控制技术将直流电转化为交流电。

在三电平拓扑中，单个逆变器开关可以处于三个可能的状态之一，产生三个不同的输出电平。

通过合理的控制逆变器开关状态，可以实现更接近纯正弦波形的输出。

接下来，我们需要进行三电平光伏并网逆变器的设计。

设计的关键步骤包括选择逆变器拓扑、选择开关器件以及设计控制策略。

逆变器拓扑的选择可以参考现有的研究成果和文献，如全桥拓扑、H桥拓扑等。

开关器件的选择需要考虑功率损耗、效率、成本等因素。

对于控制策略的设计，可以采用比例积分控制器，根据输入输出电流电压进行调节和控制。

设计完成后，我们可以使用电路仿真软件进行三电平光伏并网逆变器的仿真。

常用的电路仿真软件包括PSIM、Simulink等。

通过仿真，可以验证逆变器的性能以及输出波形是否满足要求。

在仿真过程中，需要输入逆变器的直流电源电压、负载的电阻值以及逆变器的控制信号等参数，以获取准确的仿真结果。

总结起来，三电平光伏并网逆变器的设计和仿真需要进行逆变器拓扑选择、开关器件选择以及控制策略设计等关键步骤，并可以通过电路仿真
软件进行验证。

这种逆变器在光伏发电系统中具有重要的应用价值，可以提高发电系统的效率和稳定性。

20kW并网型光伏发电系统的设计与仿真引言光伏发电系统是一种通过光电效应将太阳能转换为电能的系统。

随着清洁能源的日益受到关注，光伏发电系统的应用越来越广泛。

本文将介绍一个20kW的并网型光伏发电系统的设计与仿真。

设计方案光伏阵列设计在设计光伏阵列时，需要考虑光伏电池的类型、工作温度和数量。

通常情况下，多晶硅太阳能电池是最常见和最经济的选择。

在确定数量时，需要根据地区的太阳辐射程度和发电容量来计算。

MPPT控制器设计最大功率点追踪（Maximum Power Point Tracking，简称MPPT）控制器是光伏发电系统中重要的一部分。

其主要功能是通过调整负载来使光伏阵列输出电压和电流达到最大值，从而提高发电效率。

MPPT控制器的设计需要考虑功率损失、响应速度和系统稳定性。

通常，可以使用模拟控制或数字控制来实现MPPT控制。

逆变器设计逆变器是将直流电转换为交流电的设备。

在光伏发电系统中，逆变器将光伏阵列输出的直流电转换为适用于并网的交流电。

逆变器的设计需要考虑输出功率、输出电压波形质量和系统保护功能。

常见的逆变器拓扑包括PWM逆变器和H桥逆变器。

并网连接设计并网型光伏发电系统将发电输出连接到公共电网中，从而实现发电量的出口和购电量的进口。

并网连接设计需要考虑系统对电网的影响、反向电流的防护和系统保护。

通常，可以使用电网保护装置和功率限制器来确保并网连接的安全性和稳定性。

此外，还需满足当地的并网规范和要求。

仿真实验在设计完成后，可以使用适当的仿真工具对光伏发电系统进行仿真实验。

常见的仿真工具包括MATLAB/Simulink、PSIM等。

在仿真实验中，可以验证设计的可行性，同时优化设计参数以提高系统性能。

通过仿真实验，还可以分析光伏发电系统的工作特性和响应。

结论本文介绍了20kW并网型光伏发电系统的设计与仿真。

通过合理的光伏阵列设计、MPPT控制器设计、逆变器设计和并网连接设计，可以实现高效、稳定和安全的光伏发电系统。

Z源光伏并网逆变器的仿真分析及控制系统设计的开题报告一、研究背景及意义随着能源消费量的不断增加和传统能源的不可持续发展，新能源已经成为全球能源行业的重要发展方向之一。

在新能源中，光伏发电因为其成本低、环保、可再生等特点而备受青睐。

并网逆变器是光伏发电系统中的一个重要组成部分，它可以将光伏发电产生的直流电转换为交流电，并将其注入到电网中。

目前国内外的光伏并网逆变器技术在不断发展中，寻求更加高效和安全的控制策略成为了迫切的需求。

本文在之前的研究基础上，进一步针对Z源光伏并网逆变器系统进行研究。

在前期设计的控制逻辑基础上，进行仿真分析和实验验证，探究控制策略的性能，并对其进行优化改进。

通过这次研究，可以为光伏发电系统的运行提升效率，提高其可靠性和安全性，满足人们对可再生能源的需求。

二、研究内容和方法1.研究内容本文对Z源光伏并网逆变器的控制策略进行仿真分析和实验验证。

具体包括：（1）Z源光伏并网逆变器系统的搭建，包括硬件电路和软件控制系统的设计。

（2）基于MATLAB/Simulink软件平台，建立Z源光伏并网逆变器系统的数学模型。

（3）仿真分析Z源光伏并网逆变器的控制逻辑，并对其性能进行评估。

（4）设计改进Z源光伏并网逆变器控制策略，提升其性能。

（5）通过实验测试验证改进控制策略的优越性。

2.研究方法（1）文献资料法：对国内外光伏并网逆变器发展历程和控制策略的研究进行综述，梳理相关技术和理论知识。

（2）仿真法：采用MATLAB/Simulink软件平台，建立Z源光伏并网逆变器系统的数学模型，并进行仿真分析。

（3）实验法：通过搭建实验平台，对改进后的Z源光伏并网逆变器控制策略进行测试验证。

三、预期成果和意义1. 预期成果（1）搭建完整的Z源光伏并网逆变器系统，并进行仿真分析和实验验证。

（2）建立Z源光伏并网逆变器的数学模型，研究其控制策略的性能。

（3）设计改进控制策略，提升Z源光伏并网逆变器系统的性能和效率。

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）.根据以上参数，在工程精度的要求范围之内，建立工程应用的光伏电池数学模型，需要对表达式（2.1）做简化，随着外界环境的变化，推算出当前环境下（电池温度为 T ，光照强度为 S ）的光伏电池参数scc I ，occ V ，mm I ，mm V ，并求得此时光伏电池的I —U 特性曲线。

DC/DC与DC/AC,如图1所示。

图1光伏并网系统拓扑图Boost变流器结构如图2所示。

功率开关S的周期为T,导通时间t on,占空比d=t on/T,为说明论述的主要问题,本文以理想的Boost变流器为对象来分析建模。

在分析之前,作如下假设和规定: (1)功率MOSFET管输出电容忽略不计,开通电阻阻值为0,关断电阻为无穷大。

(2)二极管为理想二极管。

即导通电阻为0,关图2Boost电路模型采用三端开关器件模型法[6],将Boost变流器的MOSFET和二极管作为整体看成一个三端开关器件,如图3(a)、(b)所示,用端口的平均电压、平均电流的关系来表征该模型,如图4所示,然后把它们适当地嵌入到要讨论的对象中,变成平均值模型。

具体推导如下:图4平均值电路模型在[0,dT s]时段,开关S导通,D截止:i s(t)=I l;v cp(t)=v ap(t)在[dT s,T s]时段,开关S截止,D导通:i s(t)=0;v cp(t)=0在一个开关周期内积分,并求平均值<i s(t)>Ts=1T s(dT s0∫I l d t+T s dT s∫0d t)=d I l <v cp(t)>Ts=1T s(dT s0∫v ap(t)d t T s dT s∫0d t)=d v ap(t)为使模型进一步简化,将由占空比d控制的理想变压器取代受控电压源、电流源。

为保持替换前后等效,必须保证图3(a)所示二端口网络N的平均端口电压电流与原电路对应的平均电压、电流相图5理想变压器等效模型)>Ts=<v>Ts'<i(t)>Ts=<i>Ts(即(a)开关网络(b)等效三端器件图3二端口开关网络及其等效模型图6Boost大信号模型1.2.1逆变器交流侧模型对一台单相、两电平、硬开关、带LC滤波器的PWM逆变器,无论采用半桥还是全桥、单极性还是双极性调制,都可用图7所示的电路模型表示[7]。

光伏发电系统的建模与仿真分析随着环保意识的不断提高和可再生能源技术的不断发展，光伏发电系统正在逐步被人们所接受和利用。

在实际应用中，为确保光伏发电系统的稳定性和可靠性，建模和仿真分析是必不可少的步骤。

本文将就光伏发电系统的建模和仿真分析进行探讨。

一、光伏发电系统建模光伏发电系统主要由太阳能电池板、逆变器、支架、组串箱、电缆等组成。

建立光伏发电系统的数学模型需要考虑这些组成部分的物理特性。

以下为各组成部分的建模方法：1. 太阳能电池板的建模方法：太阳能电池板是光伏发电系统的核心部分，它将光线转化成直流电能。

太阳能电池板的数学模型应当考虑其内部电学特性和恒定阻抗和动态响应之间的关系。

常用的太阳能电池板数学模型包括等效电路模型和数学模型。

2. 逆变器的建模方法：逆变器是将太阳能电池板输出的直流电能转化为交流电能的设备，其数学模型应考虑堵转电流、失步电流、输出电压、输出电流等参数。

3. 支架和组串箱的建模方法：支架和组串箱是安装太阳能电池板的设备，其数学模型主要考虑支撑结构的稳定性、组串箱内部的接线和绝缘等特性。

4. 电缆的建模方法：电缆在光伏发电系统中作为输电和连接电网的部分，其数学模型主要考虑其电学特性和热特性。

以上为光伏发电系统各组成部分的建模方法，建立完整的光伏发电系统模型需要将各部分的数学模型进行整合。

二、光伏发电系统仿真分析在建立光伏发电系统的数学模型之后，通过仿真分析可以得到该系统的静态特性和动态响应。

1. 静态特性仿真分析静态特性主要包括电压、电流、电功率等参数，静态特性仿真分析可以求出光伏发电系统在不同光强、温度等条件下的输出特性，对光伏发电系统的电能输出效率进行评估。

2. 动态响应仿真分析动态响应包括瞬态响应和稳态响应两部分内容。

瞬态响应主要考虑系统在启动、光线强度变化、阴影、故障等异常情况下的响应情况。

稳态响应主要考虑系统在长时间工作状态下的稳定性和可靠性。

通过动态响应仿真分析，可以对光伏发电系统进行性能评估、设计优化，为系统的实际应用提供依据。

太阳能光伏并网逆变仿真太阳能光伏并网逆变器的研究物理与能源学院新能源科学与工程专业5 萧海铃指导教师：陈曦摘要:随着社会不断发展，开发可再生能源越发重要，太阳能具有资源丰富、可再生且清洁等优点，是非常理想的可替代能源。

本文选择三相光伏电压型并网发电系统，采用SPWM的输出控制方式，提高太阳能利用效率，电流谐波小，满足光伏并网发电要求；并利用Matlab的Simulink工具箱建立了太阳能光伏并网逆变仿真，验证了在太阳能电池输出电压出现阶跃激增或突降时，电流谐波小，系统保持良好的鲁棒性。

关键词:三相电压型并网逆变器光伏 SPWM1引言1．1 研究背景能源危机是能源短缺或价格上涨的结果，甚至导致经济衰退，如石油价格一路上升。

目前能源匮乏、环境污染的现状使得无污染的、可再生的能源的发展变得举足轻重。

太阳能，作为地球上最丰富的可再生能源，在过去的11亿年里，只消耗2%的能量，可以预测的是一种取不尽，用不完的能源。

且随处可得，就地取用，因此对边远地区的发展很有优势，也不需要考虑运输问题，所需成本低。

最重要的是，太阳能是一种无污染的、清洁的、安全的能源，不会像石油、核能产生废气、辐射，从而对环境造成损害，符合可持续发展的要求。

图1 利用太阳能发电的优点太阳能技术可以分为光热技术、光生物技术、光化学技术、光伏技术四类。

本次实验研究的就是太阳能发电技术，其优点如图1所示。

随着科技不断发展，光伏发电技术也取得了很大的突破，有广阔的发展前景和意义。

1．2国内外光伏发电系统的发展现状根据欧洲光伏工业协会和太阳能光伏网的数据，欧洲占有其主要市场。

2012年新增光伏装机的55%来自欧洲，约7.6 GW；其次是中国（5.0 GW）、意大利（3.4 GW）、美国（3.3 GW）和日本（2 GW）。

对于累计装机，欧洲仍然全球领先，中国则紧跟其后，排名第二位。

我国目前光伏发电的相关产业发展表现强劲，2013-2015年是发展迅猛的时期。

简易光伏并网系统仿真设计光伏并网系统是指将光伏发电系统与市电系统相连接，共同供电的系统。

在设计光伏并网系统时，需要进行系统的规划和仿真，以确保系统的安全稳定运行。

本文将介绍一种简易的光伏并网系统的仿真设计。

首先，需要确定光伏发电系统的规模和组件。

光伏发电系统由光伏组件、直流-交流逆变器和计量仪表等组成。

在仿真设计中，我们可以选择一种常见的组件，如典型的多晶硅太阳能电池板，逆变器选择市面上比较常见的单相逆变器。

其次，需要进行系统电路图的设计。

光伏发电系统的电路图包括光伏组件与逆变器的连接和逆变器与市电网络的连接。

在电路图设计时，需要考虑光伏组件的最大功率点追踪（Maximum Power Point Tracking, MPPT）算法的应用，以确保光伏组件能够在不同日照条件下工作在最佳工作点。

逆变器与市电网络的连接需要考虑保护装置的设置，以确保系统的安全并满足市电网络的要求。

然后，需要进行系统的参数设置。

光伏发电系统的参数设置包括光伏组件的最大功率、发电效率、最大电压和最大电流限制等；逆变器的输入电压范围、输出电压和频率等；市电网络的电压、频率和功率因数等。

这些参数的设置需要参考实际应用的要求和环境条件。

接着，可以利用专业的仿真软件进行系统的仿真分析。

常见的仿真软件有PSCAD、PSIM等。

在进行仿真分析时，可以模拟不同天气条件下光伏发电系统的工作情况，比如晴天、阴天和多云天气，以及不同负荷情况下的系统工作情况。

通过仿真分析可以评估系统的发电能力、对电网的影响以及系统的稳定性。

最后，需要对仿真结果进行数据分析和系统优化。

通过对仿真结果的分析，可以评估系统的性能，并进一步优化系统的设计和参数设置，以提高系统的效率、减少能量损失和提高系统的运行稳定性。

综上所述，简易光伏并网系统的仿真设计包括规划系统的组件和规模、设计系统的电路图、设置系统的参数、进行仿真分析和数据分析优化等步骤。

通过仿真设计，可以提高系统的安全性、稳定性和效益，为实际应用提供参考。

光伏发电系统的建模与性能仿真光伏发电系统是一种利用太阳能将光能转化为电能的系统，随着环境保护和可再生能源的重要性不断提升，光伏发电系统得到了广泛的关注和应用。

为了提高光伏发电系统的性能和效率，建立合适的建模和进行性能仿真是非常必要和重要的。

光伏发电系统的建模是指通过数学和物理模型描述光伏组件、逆变器、电池等关键部件之间的相互作用和能量转换过程，以便更好地理解和优化系统的性能。

建模的过程可以分为以下几个步骤。

首先，需要根据光伏发电系统的实际情况进行数据采集。

收集光伏组件的电流-电压特性曲线、逆变器的效率曲线以及整个系统的运行参数等。

这些数据是建立模型和进行仿真的基础。

其次，根据采集到的数据，可以建立光伏组件、逆变器和电池的数学模型。

光伏组件模型可以采用等效电路模型，根据组件的特性曲线确定其关键参数。

逆变器和电池的模型可以根据其电气特性和运行规律进行建立。

然后，将建立的各部件模型进行组合，形成整个光伏发电系统的总体模型。

在建立总体模型时，需要考虑各个部件之间的连接和能量传输关系，并确定相应的控制策略。

最后，通过仿真软件对建立的光伏发电系统模型进行性能仿真。

在仿真过程中，可以根据实际的工况条件，模拟系统在不同的光照、温度和负载条件下的运行情况，以评估光伏发电系统的性能和效率。

同时，还可以对系统进行优化，调整各个参数和控制策略，以提高系统的性能。

性能仿真是光伏发电系统建模过程中非常重要的一部分，通过仿真可以评估系统的性能并进行优化。

在性能仿真中，需要关注以下几个方面。

首先是光伏组件的性能。

光伏组件的性能主要表现在功率输出、效率和稳定性等方面。

通过仿真可以评估组件在不同光照条件下的功率输出和效率，并分析组件的稳定性和可靠性。

其次是逆变器的性能。

逆变器是将直流电能转换为交流电能的关键设备，其性能对系统的整体效率和稳定性有着重要影响。

通过仿真可以评估逆变器的效率、谐波抑制能力以及对负载变化的响应速度等。

另外，电池的性能也是光伏发电系统中需要关注的一部分。

光伏并网发电系统的建模与数字仿真一、电力系统数字仿真概述系统数字仿真是一门新兴学科，是计算机科学、计算数学、控制理论和专业应用技术等学科的综合。

生产和科学技术的发展使完成某种特定功能的各事物相互之间产生了一定的联系，形成各种各样的系统。

为研究、分析和设计系统，需要对系统进行试验。

由于电力系统数字仿真具有不受原型系统规模和结构复杂性的限制，能保证被研究、试验系统的安全性和具有良好的经济性、方便性等许多优点，正被愈来愈多的科技人员所关注，并已在研究、试验、工程、培训等多方面获得广泛的应用。

电力系统数字仿真技术(器)的研究、开发，包括数学模型、仿真软件、模型结构、仿真算法分析方法等，不断有新的成果涌现。

各种培训仿真器和研究用实时仿真器的研制和应用也大大推动了电力系统数字仿真技术的发展。

随着电力系统的发展和一些最新的计算机技术、人工智能技术、新的数值计算方法和实时仿真技术在电力系统数字仿真中的应用，数字仿真对电力工业的发展将会做出更大的贡献。

1.1系统仿真的含义仿真（simulation）这个词被引入科技领域，受到广大科技人员的认可，但是其含义在许多科技文献中说法并不一致。

其中认为仿真的广义定义为“仿真是用模型研究系统”。

精确的定义为“仿真是用数值模型研究系统在规定时间内的工作特征”。

有的论著把在数字计算机上的“活的”模型做试验称为系统数字仿真。

1.2系统数字仿真的用途由于系统数字仿真作为一种研究、试验和培训手段具有极好的经济性和实用性，几乎可以应用于任何一种工程与非工程领域。

就工程领域应用而言，它的应用范围主要在以下几个方面：a.系统规划、设计与试验;b.系统动态特征的分析与研究;c.系统在运行中的辅助决策、管理与控制;d.系统运行人员的教学培训，例如载体的操纵、系统的控制与操作、系统过程的博奕决策等。

1.3系统数字仿真的特点a.不受原型系统规模和结构复杂性的限制;b.保证被研究和试验系统的安全性;c.系统数字仿真试验具有很好的经济性、有效性和方便性;d.可用于对设计中未来系统性能的预.1.4建立数学模型和仿真模型的任务建立数学模型的任务是根据系统仿真目的和原型与模型的数学相似原则构造模型的数学描述。