光伏并网逆变器整体建模及仿真
新型太阳能光伏并网逆变器仿真分析
《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］。
光伏并网逆变器建模和仿真研究概要
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。
三相光伏并网逆变器的设计与仿真
ｌｏｔ ｏｆ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅａｃｈ ｐａｒｔ；Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎ ｔｏ ｃｈｏｏｓｅ ｔｈｅ ＤＳＰ
ｃｈｉｐ ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７；ｂｒｉｎｇ ｏｕｔ ａ ｎｅｗ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｆｌｙｂａｃｋ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ ｗｉｔｈ ｌａｒｇｅ—ｓｃａｌｅ
三、能源消费引起的环境问题
化石能源的大量利用对人类生存环境也有着同趋严重的破坏作用。据报道，目 前由于大量使用常规能源，全世界每天产生ｌ亿吨温室效应气体，造成很严重的大
第一章绪论
气污染。若下个世纪温室效应融化两极的冰山，使海平面上升几米，则四分之一的 人类的生活空间将受到威胁。可见人类文明的高度发展与生存环境的极度恶化，形 成了强烈的对比。
最后，让我们来预测一下今后的能源消费。现在地球入口约６０亿，到２１世纪 中叶，预计将达到１００亿人。光从人口增长的数字来看，能源消费的增加将是惊人 的。另外，目前的能源消费结构上，仍存在着很大的南北差异，即工业发达国家使 用量为总能源的３／４，人均消费量经消费美国最高，为世界平均水平的５倍以上。 我国的人均消费量还相当低，还不到１／１０的国家还有很多。因此，今后的能源消费 必须考虑生活提高的对比，能源不足的情形是可以想象的。 地球上的能源终将是 有限的，如同只伐树而不植树，森林也会变成荒原一样，如此大量的消费，世界的 能源资源也将会枯竭。现在世界能源消费以石油换算约为８０亿吨／年，按４０亿人计 算，平均消费量为２吨／人·年。以这种消费速度，到２０４０年，首先石油将出现枯竭； 到２０６０年，核能及天然气也将终结。地球的能源已经无法提供近１１６亿人口的能
20kW并网型光伏发电系统的设计与仿真
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
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
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
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。
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性 能都 有 重要 的影 响【 用 纯 电阻替 代 显然 欠 妥 当 ； １ １ ，
律 ， 别 建 立状 态 方 程 进行 组 合 ； 献［］ 对 两 级 分 文 ５针 式 光伏 并 网系统 ．采用 开 关 函数 法 并结 合 Ｋ Ｌ与 Ｃ
Ｋ Ｌ定律 ， 过状 态 变 量 的微 分 方 程 ． 导 出矩 阵 Ｖ 通 推 形 式 的低频高 频数 学模 型 。以上两 种建 模方法 思路
到精确 控制 ， 要建立 合 理 、 需 精确 的数 学模 型 。现阶 段 文 献 中 针对 两 级 式 光 伏 并 网系 统 所 提 出 的设 计
方 案 ．通 常采 用 将 系统分 为 Ｄ ／ Ｃ和 Ｄ ／ Ｃ两 部 ＣＤ ＣＡ 分 ， 用纯 电阻 替代 Ｄ ／ Ｃ变换 器输 出负 载 的设 计 并 ＣＤ 思路 。由于 Ｐ ＷＭ逆 变器 的输入 阻抗 具有 强非线 性 、 时变 等特 征 ， 当它作 为 Ｄ ／ Ｃ的负载 ， 直流侧 静 、 ＣＤ 其 动 态行 为 对前 端 系统 的建模 、 真控 制 以及 动 静态 仿
化设计 ， 以及 研究 协调控 制算 法具 有重要 的意 义 。
针对 两级 式 光伏并 网系 统 的整 体建 模 ， 内外 国
文献 中近 年来 主 要采 用 受控 源 模 型法 ， 文献 『１ 由 ４将
多． 电压 控 制策 略 由于 能很 好 地提 供并 网电能 的质 量 ． 越 来 越多 的 使用 在并 网发 电系统 中 。为 了达 被
第 ４期 ２１ ０ ２年 ７月
电
源
学
报
Ｎｏ４ ．
Ｊ ｕｒ ａ ｆＰｏ ｒ Ｓ ｐｐ ｙ ｏ ｎ ｌｏ ｗｅ ｕ ｌ
Ｊ ｌ．０１ ｕｙ２ ２
光伏并 网逆变器整体建模及仿真
池辉 勇 ， 欣 ， 唐 吴定 祥 ， 李雄 杰
（ 沙理 工大 学 电气与信 息 工程 学院 ， 南 长沙 ４ ０ ７ ） 长 湖 １０ ６
光伏 阵列 ， 带升 压变压 器 的 Ｄ ／ ＣＤ ＣＡ ／ Ｃ变流器 、 波 滤 器 、ＣＡ Ｄ ／ Ｃ逆 变器 组成 的并 网型 光伏 发 电系 统等 效
为 ３个 子 系统 ， 用受 控 电流 源 和受 控 电压 源表 征 采 整 流 、逆 变部 分 的 电流和 电压 ．按 照 Ｋ Ｌ Ｋ Ｌ定 Ｃ 、Ｖ
Hale Waihona Puke 变 器直 流 侧 的 输入 阻抗 ，得 出 了其 与 电路 参 数 之 间 的 定 量 关 系 以及 计 算 公 式 ，并 分 析 了调 制 方 式 对 输 入 阻 抗 的 影
响 。仿 真 研 究 结 果证 明 了所 建 模 型 与 理论 分析 推 导 的 正 确性 与 可行 性 。
关 键 词 ： 伏 并 网逆 变器 ； 体模 型 ； 流 侧 等 效 阻抗 ； 光 整 直 两级 式
中 图分 类 号 ： Ｍ ６ Ｔ ４４ 文 献标 志码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ５ ２ ０ （ ０ ２ ０ — ０ ８ ０ ２ ９ — ８ ５ ２ １ ）４ ０ ７ — ８
引 言
随着 电 网建 设 的 发 展 。分 布 式 发 电 系 统 的 增
上所述 ， 建立 光 伏并 网逆 变 器 的整体 模 型对 系 统优
系 统结 构 与 电量 用 电路 模 型表 示 ， 旨在 构 建 能直 观 的反应 系统稳态 运行 时 的真实情 况 。首先 理论分 析
与仿真 研究 揭示 了 Ｐ ＷＭ 逆 变 器直流 侧输 入 阻抗 与
逆 变器 交 流侧 电路 参 数之 间 的定 量关 系 。 给 出 了 并 计算 公式 ，得 出 了 Ｒ— 式 的输入 阻抗 等效 模 型 。 ｅ形 通 过该 等 效模 型并 采用 受 控 电压 源 的形式 ， 后 连 前 接 Ｂ ｏｔ ｏｓ 大信 号模 型与逆 变器 交 流侧 并 网模 型 组合 成光伏 并 网逆 变器 稳态运 行 时的整 体 电路 模 型。最
率 以及性 能指 标 只是局部 最优 而不 是全局 最优 。综
收 稿 日期 ： ０ ２ ０ — ３ ２ １— ３ １
况 ． 建 立扰 动 小 信 号 电路 模 型 、 计 控 制 器 以 及 对 设 仿真显 得不 够直 观 、 实用 。
本文 结合 以上文 献 的优 点 和不 足 ， 过分 析 将 通
换 器 与后 级 逆变 器 两部 分共 同完成 ， 动态 阻 抗 匹 从
配 的观 点［ ２ １ 来说 ， 即需 要两 级阻抗 协 同匹配 。当光伏 发 电系统 输 出功率 最 大 的时候 ， 就是 前 后级 变 换 也 器 达 到 了工 作 的协 同 点［ 而 分 开建 模 由 于没 有 考 ３ １ ， 虑逆 变 器级 对 系统 最 大功 率 的影 响 ， 仅仅 通 过控 制 Ｄ ／ Ｃ级 实 现 系统 ＭＰ Ｔ控 制 ． 到 的 系统 最大 功 ＣＤ Ｐ 得
清晰， 提供 了进 行 数 值计 算 仿 真 的有 力 模 型 ， 由 但 于均 是一 组 非线 性 时变微 分 方程 ， 解 解析 解难 度 求
高 。不 能 直 观 的反 应 系 统稳 态 工 作 时 电路 运行 状
另 外为 实现 光伏 发 电效 率 的最 大化 ， 需要 Ｄ ／ Ｃ变 ＣＤ
作 者 简 介 ： 辉 勇 （９ ８ ） 男 ， 南 常 德 人 ， 士 ， 究 方 向 为 光 伏 池 １７一 ， 湖 硕 研
并 网逆 变器 ． ｍ ｉｃ ３ ３ ６ ＿ １ ＠ｈ ｔ ｉｃ ｒ 。 Ｅ ａｌ ５ ２ ０ ４ ９ ｏｍａ ． ｎ ： ｌ ｌｏ 唐 欣 （９ ５ ） ， 南 邵 东 人， 教授 ， 士 ， 究 方 向为 电 １７ 一 ， 湖 男 副 博 研