基于Matlab_Simulink的三相光伏发电并网系统的仿真
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太阳能光伏发电系统的建模与仿真
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。
Matlab-Three-Phase Source(三相电源)
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
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
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
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。
根据matlab的三相桥式PWM逆变电路的仿真实验报告
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 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。
光伏发电并网仿真实验报告
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。
第五章 MATLAB与电力系统仿真
（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
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课程设计 页脚内容1 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： 课程设计
页脚内容2 目录 一、 背景与目的 ......................................................... 3 二、 实验原理 ........................................................... 4 1. 并网逆变器的状态空间及数学模型 ................................ 4 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 1.1 LCL滤波器参数设计的约束条件 ................................. 8 1.2 LCL滤波器参数计算 ............................................ 9 1.3 LCL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...................................... 12 2.3 控制器参数计算 ................................................. 12 四、 实验仿真及分析 ................................................... 13 五、 实验结论 ........................................................... 18 课程设计
页脚内容3 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课程设计 页脚内容4 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，为直流输入电源,为输入直流母线滤波电容 ,为三相逆变桥的6个IGBT开关管 ,为滤波电感的内阻和由每相桥臂上、下管互锁死区所引起的电压损失，为滤波电感的内阻，、、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，这里选择的电感电流、电容的电压。以及并网电感上的电流为状态变量 ,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: 课程设计 页脚内容5 式中、、、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轴电流除受控制量均和影响外，还受耦合电压、、、和耦合电流、以及电网电压、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 ,采用电感电流作为内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所示的电容电流作为内环反馈的双环控制，在选择合适的内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内环系统框图 1232k*2k2k12231(s)(s)(s)(s)(s)iii1(s)(s)(s)(s)(s)(s)icc
GGGGG
GGGGGG（3） 课程设计 页脚内容6 式中1111(s)GLSR；221(s)GCS；cc(s)GK；3221(s)GLSR；ii(s)pKGKS。
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)rcpiIKKI。图1.3.2中，反馈通道的反馈信号由电容电流cI和并网电流2I及
积分量分别乘以cK、cpKK、ipKK3个常系数的总和形成。如果把电容电流cI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*2rI为输入量 , 以cK、cpKK、ipKK组成状态反馈增益矩阵的状态反馈控制系统。可以看出，当改变内环控制参
数cK时 ，也同时改变了电容电流cI和并网电流2I及其积分量的反馈通道系数cK、cpKK
以及ipKK，因此导致电流双环控制器无法通过改变iK、pK、cK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。 课程设计 页脚内容7 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，,,riViabc是逆变器侧输出交流电压，,,siViabc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，fC是滤波电容，dR是电容支路的电阻。相比于L滤波器，LCL滤波器多了2L和fC，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2ii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fC并联电路串联，求出滤波器的传递函数。
11sL
1df
RsC
21sL
riVsiV1ii
2ii1cicV
图2.2.2 LCL滤波器的结构框图 系统的串联阻抗为X： （2-1）
1ii2ii1R2R1
L
2L
fRfCriVsiVcV
2321212121//C221ffffLfff
LLsRLRLCsLLsXsLXLCsRCs