【《光伏发电并网系统仿真结果分析案例》2500字】

光伏发电并网系统仿真结果分析案例1.1太阳能电池的输出特性如图1.1所示表示的为光伏阵列P-V特性曲线示意图，根据图中曲线可以清晰看到，当光伏阵列工作电压高于时，此时随着电压的上升，输出功率逐渐呈下降趋势，当光伏阵列工作电压小于时，此时随着电压的上升，输出功率逐渐呈上升趋势。因此根据光伏阵列电压功率特性曲线图可知最大功率点跟踪实质为不断自寻优的过程，改变端电压的参数，进而调节在不同温度和光照强度下的光伏阵列输出，从而获得最佳的输出。图1.1光伏阵列P-V特性曲线通过上面的分析，不同的光照、温度都会导致光伏阵列的开路电压和短路电流存在一定的差异，各个影响因子发生变化后，也必然会影响到系统运行的工作点，因此使得输出功率效率受到较大影响，下面对几种常用的方法深入分析，实现最大功率点跟踪，从而适应不同的环境变化进而获得最大的功率输出。1.2光伏发电并网系统仿真结果及分析1.2.1单相光伏发电并网系统仿真如图1.2所示为光伏并网搭建的仿真模型，整个系统包含如下几个模块：太阳能光伏板、SPWM控制发生器、MPPT跟踪控制模块、相位及频率检测、并网开关以及PI调节控制。建立的仿真模型中包含S函数，能够完成上述相关的最大功率点跟踪、频率检测及相位检测等环节。为了有效实现并网，因此往往需要保证逆变电路输出的电流信号和并网电压信号之间的相位差保证在范围之间[47]。下面对系统搭建模型的各个参数介绍如下：直流电压设定为310V，负载电阻设定为484Ω，此外系统的内阻为60Ω，电网运行频率为55Hz，当电网电压处于峰值状态下，交流电的幅值可达到311V，变压器各个匝数之间的比值为1：3，滤波电感设定为9mH，完成上述各个参数设定后，经过PI控制器的调节，其中。SPWM驱动信号频率为10KHz，采取变步长的仿真模式，阶数保持恒定，通过定阶单步算法的模式，其中S函数的扫描周期设定为，其他模块扫描周期设定为。图1.2光伏并网搭建的仿真模型图1.2.2单相光伏发电并网系统仿真结果分析如图1.3所示表示的为逆变电路输出波形图，此外还详细对开关管的运行状态的波形图也进行了详细的分析，根据图中曲线可知，最上面的4路图形表示的为SPWM波形变换关系，表示的为IGBT控制开关驱动信号，其中每两个为一组，分别为T1和T3一组，T2和T4一组，两组信号均是相互互补的关系，其中设定低电平为有效信号。如图1.3的第五个波形图表示的逆变电路的输出信号，在没有通过滤波设备处理的情况下，得到的为正负相间的电压波形图，当该波形信号通过滤波器后，得到图1.3所示第六个波形图，经过对比分析可知，经过滤波处理后能够获得理想的电压波形，输出电压包含的谐波分量也相对较少，满足实验设计要求。图1.3SPWM控制波形图及逆变器输出效果图如图1.4所示为光伏并网仿真波形图：图1.4光伏并网仿真波形图根据上图可知，绿色曲线为输出电压波形，蓝色曲线为电流波形，通过采用相位跟踪控制的方法，经过了0.16s的时间后，此时输出电压达到并网要求，进而实现电网电压与负载电压相同步，因此可以向电网输送电能，通过1.4所示的波形图能够清晰的验证了采用的相位跟踪及频率跟踪算法的正确性。此外在进行并网时，并网开关的按钮一直处于置“1”的状态，因此能够很好的并网过程中电压相位和频率的跟踪特性，此外逆变电路的输出电流与送入到电网侧的电流急负载处产生的电流的和相等，因此采用该方法能够完成对负载供电的要求。1.3微网f/P-V/Q控制系统仿真及结果分析1.3.1微网f/P-V/Q控制系统仿真此次的仿真建模依旧采用的为MATLAB下的Simulink模块，如图1.5所示为微网系统的f/P-V/Q控制图，该仿真系统主要包含：SPWM控制模块、f/P-V/Q控制模块的、PI调节器、相位检测器、模拟DR模块以及并网开关模块。此外还设置了S函数主要实现相位检测的功能，并网开关模块部分采用的是三相开关和判断开关状态模块两个部分构成，并通过S函数的方式实现具体功能，实现的步骤是在并网电压信号与逆变电路输出电流信号的相位差在-50~+50之间范围时实现并网要求、下面对进行的仿真实验的各个参数介绍如下：设定的直流电源电压为650V，等效内阻参数为0.01Ω，LC滤波器的电感L大小为0.008H，电容C的无功功率1KVar，其等效的线阻大小为0.06Ω，此外采样时间设置为2e-006，反馈增益设置为0.95e-006，有功功率设定为50KW[48]。图1.5微网系统f/P-V/Q控制图图1.5包含可上面对仿真系统包含的各个模块介绍，下面通过图1.6对采用的f/P-V/Q控制模块进行详细的介绍分析：图1.6f/P-V/Q模块（a）并网开关模块（b）鉴相器模块（c）并网开关驱动函数（d）鉴相器S函数图1.7并网开关模块简介图1.7所示对并网开关各个模块进行了详细的介绍，其中通过S函数方式完成鉴相器的编写，此外设置的并网开关，还能够有效的实现逆变交流电压与主网电压相位差低于5度的并网要求，设置的相位跟踪模块主要实现的目的是逆变电压相位与主网电压相位额跟踪，并保持一致状态。1.3.2微网f/P-V/Q控制系统仿真结果分析图1.8及图1.9位采用f/P-V/Q控制方法下的输出波形示意图：图1.8微网系统f/P-V/Q控制波形图根据图1.8所示波形图，从上到下依次为直流电源信号、SPWM控制信号图、三相逆变交流电压及电流波形图，其中第一个波形图的直流电源电压设定为650V，第二个波形图为ab相的SPWM信号，第三个波形图为逆变三相交流电压输出图，第四个波形图为逆变三相交流电流图。图1.9微网系统f/P-V/Q控制并网波形图如图1.10所示为SPWM波驱动信号波形图，其中详细展示了电网电压及负载电压变化的波形图，其中最上面的通道表示的为幅度高低分别为负载电压、电网电压。下面的通道表示的为并网开关，当处于并网状态下此时的自动闭合位置会置于“1”的位置。此外根据图1.10所示的数据，采用频率相位跟踪控制策略后，再经过0.01s的时间后完成光伏太阳能板输出的并网，从而向大电网输送电能，根据所示的波形图可有效验证采用的频率跟踪方法及相位跟踪方法能够达到预期目标。当进行并网操作时，此时的并网开关位置一直处于置“1”状态，电网电压与并网电流实现了相位跟踪，且保持稳定运行状态，由于并网逆变装置的输出电流参数与经过负载处的电流大小和送入电网电流两者之和相等，因此其发电可以给负载供电且多余的电能还可以反向送入大电网中，下面对SPWM六路驱动波形图进行介绍分析。图1.10SPWM波驱动信号波形图根据图1.10所示可知表示的为三相逆变全桥的六路驱动信号示意