单相光伏发电系统的并网控制仿真

单相光伏发电系统的并网控制仿真学号：0000000专业：热能与动力工程姓名：0000000目录1课题选择的意义2单相并网系统3逆变器控制4系统仿真及结果分析5总结1课题选择的意义逆变器是光伏并网发电系统的核心，是太阳能电池阵列发电单元与公共电网之间能量传输的的连接纽带。因此，逆变器的研究对提高光伏并网发电效率具有举足轻重的作用。(1)人类对能源的需求不断增加(2)不可再生能源储量的减少(3)一切能量都来自于太阳(4)光伏并网发电最典型、最实用2光伏并网发电系统不可调度式光伏并网发电系统主要由太阳能电池阵列与逆变系统组成:DC/AC主配电开关一般负载逆变系统太阳能电池阵列市电重要负载配电开关重要负载蓄电池组直流变换器/充放电控制可调度式光伏并网发电系统主要由太阳能电池阵列、直流变换系统、储能部分、逆变系统等组成:DC/DCDC/AC主配电开关负载逆变系统升压电路太阳能电池阵列市电3逆变器控制图示单相桥式PWM逆变电路，工作时V1和V4的通断状态互补，V2和V3也互补。由于电感电流比电压滞后，电流有正有负。在电压正半周，开通V1关断V4，V2和V3交替通断，不管io0还是io0，uo总有Ud和0两种电平。同样在uo的负半轴，uo总有-Ud和0两种电平。调制电路信号波载波D₁uru0D₂D4D3V1V₂V4V3RLu0Ud单相桥式PWM逆变电路ttttOOOOuG1uG4uG2uG3各开关管的通断状态控制V2和V3通断的方法如图所示，调制信号ug为正弦波，载波uc为不对称三角波。在ug和uc的交点时刻控制IGBT的通断。当ug0且uguc时，uo=Ud；uguc时，uo=0。当ug0且uguc时，uo=-Ud；uguc时，uo=0；这样就得到了SPWM波形uo。图中uof为uo中的基波分量。UdωtuOu0uCugωtO-Udu0u0f单极性PWM控制方式波形12341234ACBDBAUgmUgmOug1OOOOOOOug2ug4ug3u0i0iβVDuCUcmUcmugUdUdttωtωtIdΦΦΦTCTu0u01(а)(b)(c)(e)(d)(f)单极性SPWM逆变电路波形电路有三种工作模式：2D模式、1D1V模式、2V模式电路的四个工作时区：D1连续导电区AV1连续导电区BD4连续导电区CV4连续导电区D单极性SPWM仿真及分析利用MATLAB软件搭建的单极性SPWM控制原理模型图如图所示。4仿真分析powerguiContinuous=0.85-1单极性SPWM控制原理Simulink建模单极性SPWM控制原理仿真波形单极性SPWM方式下的单相全桥逆变电路仿真模型如下图所示：powerguiDiscrete,Ts=1e-005sV4V3V2V1UniversalBridgegAB+-Switch1SwitchSineWaveScope3Scope2Scope1RLR6R5=R4=R3R2=R1=ProductMultimeter12Multimeter4CurrentMeasurementi+-Constant0.85C20C10400V单极性SPWM逆变电路Simulink建模IGBT的栅极信号单相并网逆变器中各功率开关IGBT的栅极信号ug1～ug4波形图单相全桥逆变电路的仿真输出波形仿真结果输出波形17次和19次谐波比较严重，幅值分别为基波的33.69%和33.71%。00.010.020.030.040.050.06-400-2000200400Selectedsignal:3cycles.FFTwindow(inred):2cyclesTime(s)020040060080010000102030Frequency(Hz)Fundamental(50Hz)=340.2,THD=70.92%Mag(%ofFundamental)输出电压的频谱分析基波幅值约为340V，最高分析频率为1000时的谐波失真THD达到70.92%。00.010.020.030.040.050.06-400-2000200400Selectedsignal:3cycles.FFTwindow(inred):2cyclesTime(s)输出电压的频谱分析输出电流的频谱分析00.010.020.030.040.050.06-1001020Selectedsignal:3cycles.FFTwindow(inred):2cyclesTime(s)0200400600800100000.511.522.5Frequency(Hz)Fundamental(50Hz)=18.27,THD=3.81%Mag(%ofFundamental)由于负载上感性负载的滤波作用，负载上交流电流的谐波失真THD为3.81%。单相光伏并网模型Simulink建模powerguiDiscrete,Ts=5e-005s.V1v+-Vv+-UniversalBridgegAB+-SineWaveScope1ScopeRelay1RelayLCi+-AC220V400V单相光伏并网模型如图所示滞环控制并网系统仿真结果滞环控制并网系统仿真结果并网电流几乎接近正弦波，幅值将近为10A，逆变器的输出电压波纹间隙非常小，系统实现了功率因数为1的运行。00.010.020.030.040.050.06-10010Selectedsignal:3cycles.FFTwindow(inred):2cyclesTime(s)0200400600800100000.0020.0040.0060.0080.010.012Frequency(Hz)Fundamental(50Hz)=9.946,THD=3.73%Mag00.010.020.030.040.050.06-400-2000200400Selectedsignal:3cycles.FFTwindow(inred):2cyclesTime(s)0200400600800100000.050.10.15Frequency(Hz)Fundamental(50Hz)=311.5,THD=111.72%Mag并网逆变器的输出电流的幅值为9.946A；同时在最高分析频率为1000Hz时的并网逆变器输出电流谐波失真THD=3.73%，符合逆变器输出电流波形畸变率小于的并网要求。在最高分析频率为1000Hz时的并网逆变器输出电压谐波失真THD达到了111.72%，其幅值为311.5V。5总结1仿真结果表明各种建模是正确的2傅里叶分析验证了仿真数据的合理性3设计的单相光伏并网模型在理论上实现了并网4论文整体建模设计合理