基于Matlab_Simulink的三相光伏发电并网系统的仿真

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。

内部R-L 感性阻抗的三相电源的实现库电源模块库电源描述三相电源模块执行带有内部R L 阻抗的平衡的三相电压来源。

三电压来源在中与中性点连接成Y 或者其他方式。

你可以通过规定电源短路容量或者是直接规定电源内部的电阻和电感R 和L 或者是间接地设置X 与R 比率。

对话框和参数参数表线电压有效值内部线电压单位：VA 相初相角指定内部电压的相角为A 相相角，用度数表示。

三相电压的相序为正序。

这样，B 相和C 相的电压分别落后A 相120°和240°。

频率三相电源的频率单位：Hz内部连接方式三相电源的内部连接。

改变电源连接，电源模块图标就跟着改变。

选择其中一个连接方式：通过短路电流容量指定阻抗选择它表明你想通过短路电流容量和X/R 的比值来指定阻抗值。

基准电压下三相短路电流容量基准电压下三相电感短路功率单位：VA ，用来计算内部电感值。

只有选中通过短路电流容量指定阻抗选项时，才能够使用该参数。

在给定基准相电压V base （单位：V ）和电感三相短路功率Psc （单位：VA ）时，内部电感L （单位：H ）可由下式得到：212base sc V L P fπ=⋅ 基准电压相基准电压，单位：V ，用来指定三相短路电流容量。

基准电压值通常就是名义电压源的大小。

只有选中通过短路电流容量指定阻抗选项时，才能够使用该参数。

X/R 比值在标称电源频率或者X/R 比值内部电源阻抗品质因数下的X/R 比值。

只有选中通过短路电流容量指定阻抗选项时，才能够使用该参数。

在给定内部电阻R （单位：Ω）和电感三相短路功率X （单位：Ω）时，X/R 比值可由下式得到：2(/)/X fL R X R X Rπ==只有不选中通过短路电流容量指定阻抗选项时，才能够使用该参数。

电源电阻单位：Ω电感只有不选中通过短路电流容量指定阻抗选项时，才能够使用该参数。

电感单位：H潮流计算表表中的这些参数是Powergui模块潮流计算的工具，这些潮流计算参数只能给模型进行初始化，对块模型和仿真参数没有影响。

基于matlab的同步发电机组建模与仿真基于matlab的同步发电机组建模与仿真I 基于MATLAB 的同步发电机组建模与仿真摘要随着电网的规模越来越大，电力系统的运行也随之越来越复杂。

同步发电机及其控制系统作为电源是电力系统中的重要组成部分，其性能对电力系统有着极大的影响，直接关系到系统的稳定运行。

为了使电力系统安全而经济地运行，我们必须对同步发电机组特性进行深入的研究。

而同步发电机组运行是一个相当复杂的过程，其动态特性随着机组的运行状态而不断变化，所以建立机组的模型并进行仿真研究是掌握发电机动态特性，评价其各个控制系统性能的有效手段，并且对工作人员的培训和研究将起到很大的作用。

同步发电机组模型的建立将涉及到机组的机理分析，有利于从理论建模中引出新的设计方法，为优化设计提供理论依据。

本文将对同步发电机及其励磁系统、调速系统的数学模型进行研究，利用MATLAB/Simulink 搭建同步发电机组的仿真模型，建立单机无穷大系统，最后对模型进行仿真，并分析仿真结果。

关键词：电力系统；单机无穷大系统；MATLAB/Simulink；仿真；同步发电机组华北电力大学本科毕业设计（论文）摘要II SYNCHRONOUS GENERATOR UNIT MODELING AND SIMULATION BASED ON MATLAB Abstract With the enlargement of the power grid scale, the operation of the power system is becoming more and more complex. As supply unit of the system, synchronous generator and its control system plays an important part in the power system. Their performance also imposes great influence to the power system and has a direct connection with the power system stability. In order to ensure the safe and economic operation of the power system, we shall do a profound research on the synchronous generator unit characteristics. However, the operation of the synchronous generator unit is a extremely complex process. Its dynamic characteristics are subject to the changing states of the unit operation. Therefore, it is efficient to build a unit model and do simulations research to acquire the dynamic characteristics of the unit, and evaluate the performance of each control system. This will also play a great role in the staff training and researches. The building of the synchronous generator unit model will involve the mechanic analysis of the unit, do favor to deduce new designing methods from theoretical model buildingand provide theoretical basis to the optimization design. In this paper the mathematical model of the synchronous generator and its excitation system, speed regulating system will be researched; the simulation model of synchronous generator unit will be built based on MATLAB/Simulink; a single-unit infinite system will be established; finally simulate the model and verify the accuracy of the model. Key Words: Power System; Single-unit Infinite System; MATLAB/Simulink; Simulation; Synchronous Generator Unit 华北电力大学本科毕业设计（论文）目录i 目录摘要∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙IAbstract∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙II 1 绪论∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1 1.1 课题背景和意义∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1 1.2 电力系统仿真发展现状∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1 1.3 本课题所完成的主要工作∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 2 同步发电机组数学模型∙∙∙∙∙∙4 2.1 同步发电机数学模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.1.1 同步发电机数学建模概述∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.1.2 同步发电机基本方程∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.1.3 同步发电机三阶模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.1.4 单机无穷大系统∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙7 2.2 励磁系统数学模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8 2.2.1 同步发电机励磁自动控制系统概述∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8 2.2.2 同步发电机励磁自动控制系统数学模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8 2.3 调速系统数学模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙10 2.3.1 同步发电机组调速控制系统概述∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙10 2.3.2 同步发电机调速系统数学模型于MATLAB 同步发电机组仿真∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12 3.1 MATLAB 介绍∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12 3.1.1 MATLAB/Simulink∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙12 3.1.2 常用Simulink 库模块∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙13 3.2 同步发电机组仿真的初值计算∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙14 3.3 同步发电机组仿真模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙15 3.3.1 同步发电机模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙16 3.3.2 同步发电机励磁自动控制系统仿真模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙17 3.3.3 同步发电机调速系统仿真模型∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙18 3.4 系统仿真及结果分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙18 3.4.1 稳定运行∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙19 3.4.2 系统电压突增或突降∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙20 3.4.3 增加励磁系统给定电压∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 1 3.4.4 增加调速系统给定功率∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 3 华北电力大学本科毕业设计（论文）目录ii 3.4.5 三相突然短路∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙24 4 结论与展望∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙26 参考文献∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙27 致谢∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙28 华北电力大学本科毕业设计（论文）1 1 绪论1.1 课题背景和意义随着现代电力系统网络规模的不断扩大和电网电压等级的不断升高，电力系统规划、运行和控制的复杂性亦日益增加。

应用于光伏发电的LCL型并网逆变器设计仿真
赵林;郭春平
【期刊名称】《电机技术》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】为提高并网逆变器输出电能的稳定性,建立双环控制策略模型,同时采用无源阻尼法中电容串联电阻的方法抑制LCL型滤波器的谐振尖峰问题。

利用MATLAB/Simulink,搭建了光伏并网逆变器系统模型进行仿真验证。

结果表明,该方案抗干扰能力强,并网电流和电网电压基本同相,实现单位功率因数并网,具有良好的稳定性。

【总页数】5页(P12-15)
【作者】赵林;郭春平
【作者单位】无锡学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM301
【相关文献】
1.三相LCL型光伏并网逆变器控制器的设计
2.光伏发电三电平并网逆变器的LCL 滤波器分析与设计
3.国内首部光伏发电并网逆变器能源行标《光伏发电并网逆变器技术规范》宣贯会议在沪召开
4.LCL型三相光伏并网逆变器控制系统的设计与仿真
5.三相LCL型光伏并网逆变器设计
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光伏发电系统的建模及仿真分析作者：张海晶景志慧来源：《中国科技博览》2018年第06期[摘要]光伏发电（Photovoltaic power system，PV）作为一种典型的分布式发电技术，其并网运行具有重要的研究价值和广阔的应用前景，本文将在Matlab/Simulink仿真环境中建立具有通用性的光伏发电工程模型，并进行仿真分析。

[关键词]光伏发电；建模；仿真分析中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）06-0291-01引言分布式发电（Distributed Generation，DG）是近些年倍受关注的一种发电形式，它利用太阳能、风能、潮汐能等可再生的清洁能源发电，实现了能源利用的多样化，被认为是一种极有发展前途的发电技术。

而光伏发电无疑是其中极具代表性和发展前景的一种。

因此，建立具有通用性的光伏系统工程用模型十分必要。

1.光伏发电系统工作原理按目前常见的两级式光伏发电系统建模，第一级为DC-DC变换，第二级为DC-AC变换。

第一级在光伏电池与负载之间增加了一个DC-DC变换器[1]，如图1所示，其作用是升高光伏电池输出直流电压到一个合适的水平。

2.光伏电池的数学模型光伏电池是光伏发电系统的基础和核心。

它是利用某些材料受到太阳光照时而产生的光伏效应，将太阳辐射能转换成电能的器件[3]。

光伏电池的等效电路如图2所示：其中为光生电流，为二极管结电流，为结电容（分析中可忽略），为串联电阻、低阻值小于，为并联电阻、高阻值数量级为。

根据电路原理及shockloy的扩散理论[2]可得：（2.1）其中为反向饱和电流（数量级为），为电子电荷（），为二极管因子（取值范围）1：5，k为波尔兹曼常（），T为绝对温度。

电池厂家一般提供光谱，光照强度，电池温度时（此状态称为标准情况，简称标况）的参数。

：光伏电池短路电路；：光伏电池最大功率点电流；：光伏电池开路电压；：光伏电池最大功率点电压。

MATLAB光伏模型算例介绍随着能源危机的日益严重，光伏发电作为一种清洁能源技术备受关注。

光伏发电系统的建模和仿真可以帮助工程师和研究人员更好地理解系统运行规律，优化系统设计，提高发电效率。

MATLAB作为一种强大的工程计算软件，提供了丰富的工具箱和功能，可以用于光伏模型的建立和仿真分析。

在本篇文章中，我们将介绍使用MATLAB进行光伏模型建立和仿真的算例。

具体内容包括光伏模型的理论基础、建模步骤、仿真过程和结果分析。

通过本文的学习，读者可以了解如何利用MATLAB进行光伏系统的建模和仿真分析，为光伏发电系统的设计和优化提供参考。

以下是本文的主要内容：一、光伏模型的理论基础1.1 光伏效应原理1.2 光伏组件的电学特性1.3 光伏系统的工作原理二、MATLAB光伏模型的建立2.1 光伏组件模型的建立2.2 光照条件和温度对光伏发电的影响2.3 光伏系统整体模型的建立三、光伏系统的仿真分析3.1 光伏组件的电压-电流特性曲线分析3.2 光照条件和温度变化下的发电情况仿真3.3 光伏系统在不同工况下的输出功率分析四、结果分析与讨论4.1 光伏系统性能指标的计算与分析4.2 光伏系统设计参数的优化方法4.3 结果的工程应用和展望通过以上内容的介绍和分析，读者可以全面了解MATLAB光伏模型的建立与仿真分析方法，以及在工程实践中的应用前景。

希望本篇文章能为光伏系统工程师和研究人员提供参考，并促进光伏发电技术的进步和应用。

五、光伏模型的理论基础1.1 光伏效应原理光伏效应是指当光线照射到半导体材料表面时，光子能量转化为电能的现象。

光伏效应的基本原理是光生载流子的产生和分离，这是光伏发电的基础。

当光子能量大于或等于半导体带隙能量时，光子被吸收并在半导体内部产生电子-空穴对。

由于半导体的内建电场作用，电子和空穴被分离，从而产生电流。

这样就实现了光能到电能的转化。

在光伏效应的研究中，理论模型的建立是非常重要的。

基于matlab的三相桥式PWM逆变电路的仿真实验报告一、小组成员指导教师二、实验目的1.深入理解三相桥式PWM逆变电路的工作原理。

2.使用simulink和simpowersystem工具箱搭建三相桥式PWM 逆变电路的仿真框图。

3.观察在PWM控制方式下电路输出线电压和负载相电压的波形。

4.分别改变三角波的频率和正弦波的幅值，观察电路的频谱图并进行谐波分析。

三、实验平台Matlab / simulink / simpowersystem五、实验模块介绍1. 正弦波，电路常用到的正弦信号模块，双击图标，在弹出的窗口中调整相关参数。

其信号生成方式有两种：Timebased和Sample based。

2. 锯齿波发生器，产生一个时基和高度可调的锯齿波序列。

块可以接受多个输入信号，3. 示波器，其模每个端口的输入信号都将在一个坐标轴中显示。

4. 关系运算符，<、>、=等运算。

源，提供一个直流电源。

5. 直流电压6. 三相RLC串联电路，电阻、电感、电容串联的三相电路，单位欧姆、亨利、法拉。

7. 电压测量，用于检测电压，使用时并联在被测电路中，相当于电压表的检测棒，其输出端“v”则输出电压信号。

8. 多路测量仪，可以接收该需要测模块的电压、电流或电压电流信号并输出。

9. IGBT/二极管，带续流二极管的IGBT模型.10 为了执行仿真其可以允许修改初始状态、进行电网稳定性分析、傅里叶分解等功能.六、实验原理三相桥式PWM逆变电路图1-1如下：图1-1三相桥式PWM逆变电路图三相桥式PWM逆变电路波形七、仿真实验内容三相桥式PWM逆变电路仿真框如图1-2所示：图1-2 三相桥式PWM逆变电路仿真框图仿真参数设置如下：三角波参数如图1-3所示：载波频率f=1kHz,周期T=1e-3s,幅值Ur=1V.图1-3三角波参数图正弦波参数，正弦信号A/B/C相位差为120，分别为0、2*pi/3、-2*pi/3，幅值都为1，如图1-4、1-5、1-6所示。

simulink three phase 模块用法Simulink是一个强大的工具，可用于设计三相电力系统的各种部
件和控制器。

Simulink的三相模块包括Sine Wave、Three-Phase Voltage Source、Three-Phase Current Source、Three-Phase Rectifier、Three-Phase Inverter等。

使用三相模块的步骤是先将其添加到Simulink模型中，然后根据
需要配置其参数，最后连接到其他组件或电路中。

具体而言，用户需
要设置三相信号源的相位和幅值，并为逆变器或整流器选择适当的控
制方法。

此外，用户可以在Simulink中使用Scope或To Workspace组件，以便在仿真过程中监视和分析三相信号源和其他部件的输出。

这些工
具可帮助用户进行快速原型开发，优化电路分析和设计控制方案。

总之，Simulink的三相模块提供了一个方便、灵活的工具集，可
用于设计、仿真和优化三相电力系统。

通过使用三相组件，用户可以
更快地构建复杂电路，优化电路设计，提高系统性能，并降低开发成本。

图 7 实现 MPPT 的 P-t 曲线
图 8 实现 MPPT 的 U-t 曲线
图 9 Udc 的输出波形
6 控制系统
光伏并网发电系统的核心是并网逆变器， 其控制系统的好坏直接影响整个系 统的性能， 本仿真中逆变器采用电压外环和电流内环的双环控制策略，其中电压 外环用于控制逆变器的输出电压，电流内环实现网侧电流的波形和相位控制，电 流内环的动态性能直接影响电压外环的控制性能和稳定性。 调制时需要将电网侧 的电流、电压由静止的 abc 坐标系下变换到同步旋转的 dq 坐标系下。外环 PI 的 参数 Kp=10，Ki=20；Kp=1，Ki=2；内环 PI 的参数 Kp=5，Ki=50。 交流侧电压方程：
1单位功率因数时图11单位功率因数交流侧a相电压电流波形图12单位功率因数交流侧a相电压与逆变器输出电流波形2发出感性无功时图13发出感性无功交流侧a相电压电流波形3吸收感性无功时图14吸收感性无功交流侧a相电压电流波形结论光伏电池仿真结果很理想dcdc的mppt功能能够实现逆变器也能够实现直流到交流的转换作用但是逆变器并网的控制效果不好调节电流内环的pi参数可以使交流侧电压电流波形的相位一致但同时又导致dc输出的电压不能达到500v为了是两者尽量都达到预期于是设置了上述参数但导致相位仍有偏差于是对于吸收和发出感性无功的波形不能看出明显的相位的变化
DV DT Rs DI
DT T Tref
T T tc R
式中 tc 为太阳电池模块的温度系数； Rref、Tref 分别为太阳日照强度和太阳能电池温度 参考值；α：在参考日照下，电流变化温度系数(Amps/℃)；β：在参考日照下，电压变化温 度系数(V/℃)；Rs：光伏模块的串联电阻。 基于上述的数学模型，利用 Simulink 工具建立光伏阵列仿真模型，如图所示，可以获 得任意太阳辐射，环境温度下的光伏电池的电压和电流。

（6）三相电源元件（3-Phase Source） 三相电源元件是电力系统设计中最常见的电路元件，也 是最重要的元件，其运行特性对电力系统的运行状态起到决 定性的作用。三相电源元件提供了带有串联RL支路的三相电 源。 （7）三相可编程电压源元件（3-Phase Programmable Voltage Source） 三相可编程电压源是可以对其进行编程的三相电压源， 它的幅值、相位、频率、谐波均可随时间进行变化，应用非 常灵活。其主要作用是提供一个幅值、相位、频率、基频分 量进行实时编程的三相电压源；此外，还可以提供两个谐波 分量，作用于基频信号。
仿真结果及分析： 合理设置示波 器参数后，激活仿 真按钮，得到仿真 结果如图所示。示 波器1输出的电压波 形为交流电压源U1 和U2的叠加，横轴 为时轴，纵轴为电 压幅值。从仿真结 果可见，在交流电 路中，多个交流电 压源共同作用的结 果等效于一个非线 性电压源。
图
例1 仿真结果
5.1.2 电力系统电路图模型结构分析 利用电力系统工具箱建立电路图模型，操作简单，熟悉电路元件的人员 可以很容易地掌握建立电力系统数学模型的方法，避免了利用程序建模 的复杂步骤。根据上一小节示例的建模方法可以很容易建立起电力系统 的电路图模型。在MATLAB软件中，提供了一种对电路图进行分析的方 法，这就是power2sys函数。利用该函数，可以对电路图的结构特征、 状态方程等进行较为全面的分析。 power2sys 函数的表达式如下： psb=power2sys('sys','structure') 用来显示电路图的结构 psb=power2sys(‘sys’,‘sort’) 用来显示电路图中元件和支路的信息 psb=power2sys(‘sys’,‘ss’) 将电路图模型转换为状态方程 [A,B,C,D,x0,states,inputs,outputs,uss,xss,yss,freqyss,Hlin]= psb=power2sys('sys') 用来显示电力系统模型的结构信息 psb=power2sys('sys','net') 用来显示电力系统的网络结构

光伏发电系统的建模与仿真随着节能减排的要求越来越高，光伏发电系统的应用越来越广泛。

然而，在建造光伏发电站前，需要进行大量的建模与仿真工作，以保证系统的稳定性和可靠性。

本文将介绍光伏发电系统的建模与仿真过程。

一、建模建模是光伏发电系统仿真的第一步。

建模的目的就是将光伏发电系统从实际中抽象出来，使之成为一套数学模型，以便在计算机中进行仿真。

光伏发电系统包括发电机组、直流充电器、储能器、逆变器、变压器等基本部件。

对于这些部件，需要进行建模和参数设定。

建模的方法主要有等效模型、电路模型和物理模型等。

1. 等效模型等效模型的思路是将光伏发电系统转换成等效电路，从而进行仿真计算。

例如，将光伏电池板简化成一个电流源加一个二阶低通滤波器。

2. 电路模型电路模型则是基于光伏发电系统的电路特性进行建模。

例如，可以将光伏电池板建模成参数为光强、温度等的电路模型。

3. 物理模型物理模型基于光伏发电系统的物理特性进行建模，涉及光学、热学等多个方面。

例如，可以将光伏电池板建模成空间点的热辐射传递方程。

根据仿真需要，建模时需要进行精度把握和建模方法选择。

在建模完成后，需要进行模型验证，以确保建模工作的准确性。

二、仿真在建模完成后，就可以进行仿真计算了。

仿真是指在计算机中模拟光伏发电系统的工作状态，获得系统的电气参数、性能指标等。

仿真需要使用仿真软件，常见的有PSIM、Matlab/Simulink等。

根据建模的具体方法，仿真算法也存在差异。

1. 辅助设计仿真计算可以对光伏发电系统的组成部分进行电气参数分析，例如组件的最大输出功率、充电器的电流等。

这有助于系统生成流程中的产品选型和设备配套工作。

2. 故障分析仿真计算可对光伏发电系统的故障进行分析。

例如，可能会对电路短路、系统离线等进行典型故障模拟，并从故障指标的角度来改进优化系统。

3. 性能分析仿真计算可以对光伏发电系统的电能转换效率进行性能分析。

例如，可以对系统每个环节的能量损失进行计算，以掌握发电系统的总体能源利用与性能表现。

• 1248 •系统仿真学报 Vol. 17 No. 5JOURNAL OF SYSTEM SIMULATION May 2005带有MPPT功能的光伏阵列Matlab通用仿真模型茆美琴ºÏ·Ê230009基于光伏模块直流物理模型可以模拟任意太阳辐射强度此外ºÍ·ç¹â¸´ºÏ·¢µçϵͳµÄ¶¯Ì¬·ÂÕæ光伏阵列特性MPPTA1004-731X (2005) 05-1248-04 中图分类号光伏模块参数MPPT¿ÉÒÔÓÃÓÚ¹â·ü·¢µçϵͳ苏建徽ºÏ·Ê 230009开发了光伏阵列通用仿真模型Versatile Matlab Simulation Model for Photovoltaic Array with MPPT Function MAO Mei-qin, YU Shi-jie, SU Jian-hui2(Institute of Energy Research, HeFei University of Technology, Hefei 230009, China; Research Center for Photovoltaic System Engineering, Ministry of Education, Hefei 230009, China)Abstract: A Versatile simulation model for photovoltaic array is developed based on the DC physical model of photovoltaic module under Matlab environment. By the model characteristic of photovoltaic array; photovoltaic grid connected system; MPPT; Matlab simulation引言太阳能是当今发展速度居第二位的能源更是以30%以上的速度增长太阳能光伏发电的发展趋势前要实现光伏发电系统的动态仿真该模型一旦建立简化的做法是把光伏阵列直接等效为直流电压源环境温度变化和光伏阵列参数的变化目国内还未见公开发表的文献但所建模型主要针对特定的光伏模块[3~4]是由小型独立户用系统向大型并网系统发展光伏电站输出的电能波动很大其输出功率的波动对电网的影响不容忽视已成为国际上大规模光伏并网电站应用领域的研究热点过去对系统各部件建模[1~2]ͳµÄ³¤ÆÚÎÈ̬ÐÔÄܽøÐÐÆÀ¼ÛÉÏÊöÄ£ÐͲ»ÄÜ·´Ó³µ±Ì«ÑôÄÜ·øÉäÇ¿¶È¹â·üµçÕ¾ÔËÐÐ״̬µÄ˲̬±ä»¯ÒÔ¼°ÕâÖֱ仯¶ÔµçÍøµÄÓ°Ïì或由于其强大的功能和方便而日益受到人们的重视基于光伏模块直流物理模型该模型考虑了环境温度Matlab/simulink 仿真工具可用于复杂系统离散的或混合型的大多是按照准稳态理论来´Ó¶ø¶Ôϵ光伏阵列串并连数的短路电流电压温度系数如标准条件下太阳电池最大功率点电压对I-V特性的影响MPPT±¾Îĸø³ö光伏阵列是分布式光伏并网电站系统的关键部件环境温度和光伏模块参数的非线Á˸ÃÄ£ÐÍÔÚµ¥Ïà¹â·ü²¢Íøϵͳ·ÂÕæÖеľßÌåÓ¦ÓÃʵÀýÓÉÓÚͨÓÃÐÔÇ¿¹â·üË®±Ãϵͳ)或风光复合发电系统的动态仿真收稿日期2005-01-25 基金项目: 国家十五攻关课题茆美琴(1961-), 女, 安徽芜湖人, 副研究员, 博士生, 研究方向为太阳能及风能发电系统CAD; 余世杰(1934-), 男, 江苏常熟人, 教授, 博导, 研究方向为光伏技术理论; 苏建徽(1964-), 男, 安徽合肥人, 教授,研究方向为电力电子与电力传动在新能源发电系统中的应用电流I功率P万方数据Vol. 17 No. 5May 2005 茆美琴, 等图2所示变化而变化的规律P – V随太阳辐射由图可以看出太阳电池I-VÓëÌ«Ñô·øÉäÇ¿¶È图1 典型光伏电池I-V, P-V特性随太阳辐射强度变化曲线图2 典型光伏电池P-V 特性随温度变化曲线2 光伏阵列通用仿真模型在实际应用中成MÒò´ËÆäÖÐM¾ÍÊÇʵ¼ÊÐèÒªµÄÌØÐÔ组合²¢ÁªÊý其中Á÷;:材料带能,¹â·üÕóÁÐ×î´ó¹¦ÂʵãµçѹºÍµçIsc,ref, Voc,ref: 参考条件下V,oc,Á÷ζÈϵÊý;N: 光伏阵列模块的串联数¹â·üÕóÁпªÂ·µçѹºÍ¶Ì·µçNs: 光伏阵列各模块的单元串联数;任意太阳辐射强度RÌ«Ñôµç³ØζÈTcm-2为degw--1P=IV=(Isc(1−C1(eV−DVC2VocCTc,refÒ»°ãÉ趨Ϊ25 CR为光伏阵列倾斜面上的总太阳辐射为太阳电池模块的温度系数Isc为短路电流¼°»·¾³Î¶ÈÏµĹ¦ÂÊΪ−1))+DI)V (11)V−DV2oc由极值条件Isc(1−C1(eV−DV2oc−1))+DI−VIscC1e/(C2Voc)=0 (12)上式是个超越方程Vk+1=Vk−P'(Vk)/P''(Vk) 1I+V(−IscC1eC2VockVk−DIC2Voc))(13)=Vk−VkC(2+)(−IsceC2VocC2VocVk−DIC2Voc当|Vk+1上式中值TrefÒ»°ãȡΪC;µçÁ÷±ä»¯Î¶ȵçѹ±ä»¯Î¶ÈϵÊýϵÊýCC1时Vk+11次和第k次迭代(Vk)分别是第k次迭代下得Imax,Pmax=Vmax⋅Imax1为迭代精度P对V的一阶和二阶导数1kW/m2αβRsRs=3 光伏阵列Matlab通用仿真模型基于上述数学模型工具, 并结合编写S函数图3为光伏阵列Matlab仿真模块内部结构为S函数阳电池的最大功率电电压Vmp和电流Impsfunpv环境温度下太利用simulinkOhms由下式决定[4]Im,refNNRs,ref=(Arefln(1−)−Vm,ref+Voc,ref)/Im,ref (9) NpNpIsc,ref Aref=Tcrefµ−Vocref+εNs(10)IscTcref−3Lref• 1250 •Vol. 17 No. 5系统仿真学报 May 2005块外观Ｒ太阳辐射强度和光伏阵列的工作电压根据系统是否带有MPPT输出电流可以是Imp大功率点的电压; d为接地点Tref 交互界面特性的光伏阵列aIscImMPPT等参数得图5所示用户从而构成不同I-V图4 光伏阵列Matlab仿真模型封装或对应Vpv的实际阵列电流Iout; Vmp为光伏阵列最图3 太阳阵列图5 光伏阵列Matlab仿真模型用户设置参数界面图6 单相光伏并网Matlab仿真模型输入端的电压随太阳辐射强度的变化情况因此图9为逆变器并网电压从图中可以看出基0波幅值不变并网电压4 光伏阵列Matlab通用仿真模型在光伏并网系统中的应用把上述光伏阵列Matlab通用仿真模型该系统的Matlab模型如图6所示系统输入电源为本文所建立的光伏阵列模块ＡＣ逆变模块为Matlab自带的通用逆变桥其中在t=1s±ð´Ó1000W/m2降至800W/m2和600W/m2图8为逆变器Ì«Ñô·øÉäÇ¿¶È·Ö图8逆变器输入端的电压随太阳辐射强度的变化图7 光伏阵列输出电流随太阳辐射强度的变化图9 逆变器并网电压万方数据Vol. 17 No. 5May 2005 茆美琴, 等长参考文献:Ｖ特性除了与光伏电池模块参数及模块串并联方式有关以外实时模拟其I±¾Îĸù¾Ý¹â·üµç³ØµÄÎïÀíÊýѧģÐÍ¿ª·¢Á˹â·üÕóÁеÄMatlab通用仿真模型利用上述模型可以动态跟踪环境温度对任意组合的光伏阵列的I³ýÁËÊÊÓÃÓÚÌ«ÑôÄܲ¢ÍøϵͳÒÔÍâ¹â·üË®±Ãϵͳ)或风光复合发电系统的动态仿真有关最大功率点的跟踪因而仿真时间花费较融合后系统状态不确定性的基本概率赋值下降到0.0006´Ëʱͳ¹ÊÕÏ´¦Àí´ëÊ©¼°²½ÖèÈç¹ûij¸ö×Óϵ型共享及模型重用工程化提供了重要的提示较好地实现了复杂系统的模信息融合系统的太阳辐射强度有关[1]J.G.McGowan and J.F.Manwell. Hybrid Wind/PV/Diesel Power Systems Modeling and South American Applications[C]. WREC 1996. [2]茆美琴苏建徽. 风/光复合发电系统变结构仿真建模研究[J].系统仿真学报[1]Miao, A.X, Zacharias, G.L. A computational situation assessment model for nuclear power plant operations[J]. IEEE transactions on systems, man, and cybernetics. Part A, 19974.3 评估结果的评价ϵͳÕý³£每种方法测试200个相同的样本于模糊综合评判方法的隶属度为领域专家主观确定为此由本文方法的基本概率分配函数值为神经网络与领域专家共同确定提高了评估的准确率½ðÖ¥经过神经网络使态势评估系统能够较好地模拟人类专家的逻辑思维和形象思维能力避免或减少了漏诊及错诊提高了评估的准确率和解释能力ÕÔº£. 基于信息融合思想的通用水电仿真系统[J].系统仿真学报, 2002, 12(10): 1344-1347.万方数据。

太阳能光伏发电论文太阳能光伏发电系统的设计摘要太阳能发电作为一种典型的新能源发电方式具有可持续发展和绿色环保两大优势。

在太阳能发电的众多课题中，三相并网型光伏发电具有更高的实用价值和研究意义。

本文重点分析研究了三相并网型光伏发电系统，提出一套可行的硬件选型和电路设计方案，并最终通过MATLAB仿真验证了硬件系统设计的可行性。

首先本文依次研究了三相并网光伏发电系统的光伏阵列模块、直流变换与最大功率点跟踪控制模块、逆变并网模块，其中又涉及到光电幕墙的选用，以及直流变换电路、最大功率点跟踪算法、逆变电路及其并网方式的对比选取。

然后选定了三相并网光伏发电系统的结构方式，将各个模块选取的硬件整合，并配合外围电路和CPU控制回路的设计，完成了三相并网光伏发电系统模型的整体设计。

最后对硬件系统在MATLAB SIMULINK环境下经行仿真初探，它运用了先进空间矢量脉宽调制的技术，验证了本文设计的具体可操作性。

关键词：光伏发电系统；最大功率点跟踪；三相逆变并网；仿真The design of solar photovoltaic power generation systemAbstractAs a kind of typical generating new energy way, solar power has the sustainable development and green environmental protection two advantages. Many of the subjects in solar power, three-phase grid type photovoltaic power system has higher practical value and significance of the research. This paper focus on the study of three-phase grid type photovoltaic power system, and puts forward a feasible hardware selection and circuit design project. Finally this paper verified the feasibility of hardware system design by MATLAB simulation.Firstly this paper studied photovoltaic array module, DC transformation and the maximum power point tracking (MPPT) control module, inverter grid modules of the solar photovoltaic power generation systems in turn. It also involves the comparative selection of photoelectric curtain wall, DC transform circuit, maximum power point tracking algorithm and AC grid way. Then it selected the solar photovoltaic power generation systems structure, and integrate the select hardware derive from each module，and cooperate with peripheral circuit and CPU control circuit design completed solar photovoltaic power generation systems model overall design. Finally it did simulation for hardware system in MATLAB SIMULINK environment. I t’s used the advanced space vector pulse width modulation (SVPWM) technology that verified the specific design in this paper is maneuverability.Keywords: Photovoltaic system; MPPT; Three-phase inverter grid; Simulation目录摘要 (II)Abstract (III)第一章绪论 (1)1.1 光伏发电的背景及意义 (1)1.2 国内外太阳能光伏发电应用的现状 (2)1.2.1世界太阳能光伏发电的发展现状 (2)1.2.2国内太阳能光伏发电的发展现状 (2)1.3 课题主要研究内容 (3)1.4 本章小结 (3)第二章光伏发电系统的概述 (4)2.1 光伏电池技术 (4)2.1.1光伏电池的发电原理 (5)2.1.2光伏电池的分类及特点 (6)2.2 光伏阵列之光电幕墙 (7)2.2.1光电幕墙特点 (8)2.2.2光电幕墙的工作原理 (8)2.2.3选用光电幕墙的优越性 (8)2.3 光伏发电系统的结构分类 (8)2.3.1基于是否带有储能装置的分类 (8)2.3.2基于是否与电力系统并网的分类 (10)2.4 光伏发电系统并网的结构方式 (12)2.4.1工频变压器绝缘方式 (12)2.4.2高频变压器绝缘方式 (12)2.4.3无变压器方式 (13)2.5 本章小结 (13)第三章DC/DC变换与MPPT控制部分 (14)3.1 最大功率点跟踪的概述 (14)3.1.1最大功率点跟踪的原理 (14)3.1.2最大功率点跟踪研究的现状 (15)3.2 最大功率点跟踪的算法 (16)3.2.1恒压跟踪法(CVT) (16)3.2.2扰动观察法(P&O) (17)3.2.3电导增量法(INC) (18)3.3 DC/DC变换器 (19)3.3.1降压式变换器(Buck Converter) (20)3.3.2升压式变换器(Boost Converter) (20)3.3.3升降压式变换器(Buck-Boost Converter) (22)3.3.4库克式变换器(Cuk Converter ) (22)3.4 DC/DC变换器与MPPT的适用 (23)3.4.1适用于光伏MPPT的DC/DC变换器 (23)3.4.2 MPPT在DC/DC变换器中功能的实现 (23)3.5 本章小结 (25)第四章三相并网光伏发电系统的逆变部分 (26)4.1 光伏并网逆变器的基本构成 (26)4.2 光伏并网逆变器的分类 (27)4.2.1 三相半桥式逆变器 (28)4.2.2 三相全桥式逆变器 (29)4.2.3 组合式逆变器的电路 (29)4.3 光伏并网逆变器并网的控制策略 (30)4.3.1电流滞环比较方式 (30)4.3.2定时比较方式 (32)4.3.3三角波比较方式 (33)4.3.4无差拍控制方式 (33)4.4 本章小结 (36)第五章三相并网光伏发电系统的硬件设计 (37)5.1 三相并网光伏发电系统的主电路设计 (37)5.1.1三相并网光伏发电系统主电路结构 (37)5.1.2三相并网光伏发电系统的调度方式 (38)5.2 三相并网光伏发电系统的主要参数设计 (38)5.3 三相并网光伏发电系统的逆变电路设计 (39)5.3.1 DC/DC电路设计 (39)5.3.2 DC/AC电路设计 (39)5.4 三相并网光伏发电系统的逆变外围电路设计 (40)5.4.1控制电源的选择 (40)5.4.2信号检测电路 (41)5.4.3驱动和保护电路 (41)5.5 三相并网光伏发电系统的CPU控制回路设计 (42)5.5.1 TMS320LF2407控制芯片简介 (42)5.5.2选用TMS320LF2407芯片的原因 (44)5.6 三相并网光伏发电系统的整体设计 (44)5.7 本章小结 (45)第六章三相并网光伏发电系统的仿真 (47)6.1 SVPWM的原理 (47)6.2 SVPWM的算法 (48)6.3 三相并网光伏发电系统的仿真初探 (50)6.3.1 SVPWM的Simulink仿真 (50)6.3.2三相并网光伏发电系统的仿真 (52)6.3.3三相并网光伏发电系统的仿真波形 (54)6.4 本章小结 (55)结论与展望 (56)附录A (57)附录B (58)参考文献 (59)致谢 (60)第一章绪论1.1 光伏发电的背景及意义随着科学技术的不断发展，人类进入20世纪后对能源的需求也不断增长。

三相维也纳pfc的matlab仿真【最新版】目录一、引言二、三相维也纳 PFC 的基本原理1.概述2.工作原理三、MATLAB 仿真模型的建立1.模型搭建2.参数设置四、仿真结果与分析1.仿真结果2.结果分析五、结论正文一、引言三相维也纳功率因数校正器（Power Factor Corrector，PFC）是一种用于提高电力系统功率因数的设备。

该设备主要由三个可控硅和三个电感组成，通过调整可控硅的导通角来改变电路的等效阻抗，从而实现对电网电压和电流的控制，提高功率因数。

本文主要研究三相维也纳 PFC 的MATLAB 仿真过程。

二、三相维也纳 PFC 的基本原理1.概述三相维也纳 PFC 是一种基于电压和电流双闭环控制的电力电子装置。

其主要作用是在电力系统中对电压和电流进行控制，以提高系统的功率因数，降低谐波对电网的影响。

2.工作原理三相维也纳 PFC 的工作原理是通过对电网电压和电流的实时采样，计算出电网的等效阻抗，然后通过调整可控硅的导通角来改变电路的等效阻抗，从而实现对电网电压和电流的控制。

在这个过程中，需要对电网电压和电流进行双闭环控制，以保证系统在网侧单位功率因数运行，电网电流谐波非常小。

三、MATLAB 仿真模型的建立1.模型搭建在 MATLAB 中搭建三相维也纳 PFC 的仿真模型，首先需要创建一个PFC 控制器对象，设置其输入输出参数，包括电网电压、电网电流、控制电压和控制电流。

然后，创建一个 PFC 电路对象，设置电路的参数，包括电感、电容和可控硅的参数。

最后，将 PFC 控制器和 PFC 电路对象连接起来，形成一个完整的三相维也纳 PFC 仿真模型。

2.参数设置在搭建好模型后，需要对模型的参数进行设置。

主要包括电网电压、电网电流、控制电压和控制电流等参数。

这些参数的设置要根据实际电力系统的参数进行，以保证仿真结果的准确性。

四、仿真结果与分析1.仿真结果在完成模型搭建和参数设置后，可以利用 MATLAB 进行仿真。

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。

仿真结果：光伏发 电系统的输出功率、 效率、稳定性等指 标
分析方法：采用数 据分析、图表展示 等方式对仿真结果 进行分析
优化建议：根据仿 真结果提出优化方 案，如调整光伏板 角度、优化控制策 略等
仿真验证：对优化 方案进行仿真验证， 确保优化效果达到 预期
系统性能评估与优化建议
评估指标：发 电量、效率、
感谢观看
汇报人：
光伏组件模型的优化：根据仿真结果，对光伏组件模型进行优化，以提高光伏组件的性能和 效率。
光伏组件模型的应用：将优化后的光伏组件模型应用于光伏发电系统的设计和仿真，以提高 光伏发电系统的性能和效率。
逆变器模型建立与仿真
逆变器模型：包括输入输出、控 制策略、参数设置等
仿真步骤：建立模型、设置参数、 运行仿真、分析结果
应用领域：MATLAB/Simulink在电力电子、通信、控制等领域有着广泛的应用。
操作步骤：首先，建立系统模型；然后，设置仿真参数；最后，运行仿真，分析仿真结果。
光伏组件模型建立与仿真
光伏组件模型的建立：根据光伏组件的结构和特性，建立光伏组件的物理模型和数学模型。
光伏组件模型的仿真：利用仿真软件，对光伏组件的输出特性、温度特性、光照特性等进行 仿真，以验证模型的准确性和可行性。
稳定性等
仿真结果：发 电量、效率、 稳定性等指标
的仿真结果
优化建议：根 据仿真结果， 提出优化建议， 如提高发电量、 提高效率、提
高稳定性等
优化方案：根 据优化建议， 提出具体的优 化方案，如改 进光伏组件、 优化系统结构、 优化控制策略
等
未来研究方向展望
提高仿真精度：通过改进算法和模型，提高仿真结果的准确性和可靠性 优化系统设计：针对仿真结果，提出优化建议，提高系统的性能和效率 降低成本：研究降低系统成本的方法，提高系统的经济性 提高系统稳定性：研究提高系统稳定性的方法，降低系统故障率 研究新型光伏发电技术：关注新型光伏发电技术的发展，如薄膜光伏、钙钛矿光伏等，为系统设计提供新的技术支持。

太阳能光伏并网系统的控制与仿真巢睿祺;王杰【摘要】介绍光伏阵列的等效电路、数学模型,以及光伏电池的电气特性,在Madab/Simulink下建立光伏发电系统的动态仿真模型,用Boost电路实现最大功率点跟踪,采用电导增量法实现对占空比的控制.分析单相和三相光伏发电系统中各模块的作用,观察不同环境温度和光照强度下输出波形变化,验证了系统的有效性和正确性.【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2014(030)002【总页数】7页(P81-87)【关键词】光伏阵列;光照强度;Boost电路;最大功率点跟踪;电导增量法【作者】巢睿祺;王杰【作者单位】上海交通大学电气工程系,上海200240;上海交通大学电气工程系,上海200240【正文语种】中文【中图分类】TM615能源一直以来都是人类日常生活中必不可少的动力来源，也是人类活动的物质基础和保证。

化石能源是目前全球消耗的主要能源，人类社会对于化石能源的需求与日俱增，过度的开采以及低效的利用，使得当今社会面临化石能源短缺危机，化石能源的枯竭已不可避免。

在本世纪初进行的世界能源储量的调查中，科学家预测煤炭最多还可采227 a，天然气还可采61 a，石油还可采39.9 a。

另一方面，化石能源使用过程中产生的大量温室气体严重威胁着全球生态。

寻找新能源已经是当前人类面临的迫切课题，新能源的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部深处所产生的热能，其中太阳能是公认的最有发展前景的新能源，具有储量大、经济、清洁、环保等多项优点。

太阳能光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太阳能电池将太阳能转化为电能。

目前，太阳能光伏发电的趋势己经由小型独立发电向大型并网系统发展，开展太阳能光伏发电并网系统的研究具有重要的理论和现实意义。

本文基于Matlab/Simulink仿真工具，通过光伏阵列的数学模型建立当太阳光照强度、环境温度变化时，光伏发电系统的动态仿真模型，利用Boost电路实现了光伏最大功率点跟踪，同时实现了光伏阵列的逆变并网仿真[1-4]。