太阳能光伏系统设计与Simulink仿真案例

太阳能光伏系统设计与Simulink仿真案例（三）储能与逆变模块的集成储能：使用Simscape的`Battery`模块，设置容量（如5$\\text{kWh}$）、内阻（0.05$\\Omega$）、SOC初始值（0.5），通过`SeriesRLCBranch`模拟充放电保护电路；逆变：采用`Three-PhaseInverter`模块，SPWM控制频率10$\\text{kHz}$，通过`PLL`模块实现并网同步，`LC滤波器`（$L=1\\text{mH}$，$C=10\\mu\text{F}$）抑制谐波。三、家用分布式光伏系统仿真案例以“5.25$\\text{kW}$家用分布式系统”为例，验证设计合理性：（一）系统参数设定光伏阵列：4串×5并，总功率5.25$\\text{kW}$；负载：家庭典型负载（1$\\text{kW}$，功率因数0.8），含1$\\text{kW}$阻性负载+0.6$\\text{kW}$感性负载；储能：48$\\text{V}$锂电池，容量5$\\text{kWh}$（100$\\text{Ah}$）；逆变器：三相并网，输出220$\\text{V}$/50$\\text{Hz}$，效率96%。（二）仿真场景与结果分析1.光照突变场景：模拟正午云层遮挡（$G$从1000→500$\\text{W/m}^2$），MPPT控制器在0.2$\\text{s}$内完成功率重跟踪，功率从5.25$\\text{kW}$降至2.6$\\text{kW}$，振荡幅度<3%；电池SOC从0.5缓慢上升（充电电流0.5$\\text{C}$），维持负载供电连续性。2.温度影响分析：模拟夏季高温（$T$从25→40$^\circ\text{C}$），$V_{\text{oc}}$下降至38$\\text{V}$，$I_{\text{sc}}$升至8.2$\\text{A}$，系统总功率降至5.0$\\text{kW}$，MPPT仍能稳定跟踪新的最大功率点。3.逆变器输出特性：并网模式下，输出电流THD=3.2%（满足GB/T____要求），电压畸变率<1%；离网模式下，通过下垂控制维持电压波动<5%，频率波动<0.5$\\text{Hz}$。四、系统优化与拓展方向（一）MPPT算法优化引入模糊逻辑+INC混合算法，根据$dP/dV$的变化率动态调整步长：光照稳定时减小步长（降低振荡损耗），光照突变时增大步长（加快响应），可使系统效率提升2%~3%。（二）储能容量与控制策略优化结合峰谷电价（如0.3元/度（谷）→0.6元/度（峰）），通过动态规划算法优化充放电策略，使度电收益提升0.15元。例如，谷时段（23:00-7:00）满充，峰时段（9:00-17:00）优先放电。（三）多能互补系统仿真拓展模型至光伏-风电-储能系统，添加风力发电机（如双馈感应电机模型）与风光预测模块，通过能量管理系统（EMS）协调多能流分配，提升系统供电可靠性（年缺电率<1%）。结语太阳能光伏系统的设计需兼顾“能量采集-变换-存储-利用”全链条的耦合特性，Simulink仿真为工程师提供了“虚拟验证-参数优化-故障预演”的高效工具。通过本文案例可见，从组件级参