并网光伏发电Matlab仿真PPT

三相光伏发电系统并网光伏发电系统结构框图如图所示。系统可分为3个部分：光伏电池阵列 (PV) 、功率变换器和并网控制器PV 功率变换器并网控制器电网直流侧电压、电流交流侧电压、电流并网光伏系统逆变器并网发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。通过光伏组件将接收来的太阳辐射能量经过高频直流转换后变成高压直流电，经过逆变器逆变后转换后向电网输出与电网电压同频、同相的正弦交流电流。逆变器的特点：逆变器的主要特点包括：（ 1）要求具有较高的效率由于目前太阳能电池的价格偏高，为了最大限度的利用太阳能电池，提高系统效率，必须设法提高逆变器的效率。（ 2）要求具有较高的可靠性目前光伏电站系统主要用于边远地区，许多电站无人值守和维护，这就要求逆变器有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变器具备各种保护功能，如 ：输入直流极性接反保护、交流输出短路保护、过热、过载保护等。（ 3）要求输入电压有较宽的适应范围由于太阳能电池的端电压随负载和日照强度变化而变化。特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大，如 12V 的蓄电池，其端电压可能在10V~16V 之间变化，这就要求逆变器在较大的直流输入电压范围内保证正常工作。并网逆变器的电路结构：上图 为并逆变器内部功能模块框图。光伏输入在逆变器直流侧汇总，升压电路将输入直流电压提高到逆变器所需的值。 MPP 跟踪器保证光伏阵列产生直流电能能最大程度地被逆变器所使用。 IGBT 全桥电路将直流电转换成交流电压和电流。保护功能电路在逆变器运行过程中监测运行状况，在非正常工作条件下可触发内部继电器从而保护逆变器内部元器件免受损坏。逆变器的控制方案：逆变器的控制方法主要有采用经典控制理论的控制策略和采用现代控制理论的控制策略两种。（ 1）经典控制理论的控制策略1、电压均值反馈控制他是给定一个电压均值，反馈采样输出电压的均值，两者相减得到一个误差，对误差进行 PI调节，去控制输出。他是一个恒值调节系统，优点是输出可以达到无净差，缺点是快速性不好。2、电压单闭环瞬时值反馈控制电压单闭环瞬时值反馈控制采用的电压瞬时值给定，输出电压瞬时值反馈，对误差进行 PI调节，去输出控制。他是一个随动调节系统，由于积分环节存在相位滞后，系统不可能达到无净差，所以这种控制方法的稳态误差比较大，但快速性比较好。3、电压单闭环瞬时值和电压均值相结合的控制方法由于电压瞬时值单闭环控制系统的稳态误差比较大，而电压均值反馈误差比较小，可以再 PI 控制的基础上再增设一个均值电压反馈，以提高系统的稳态误差。4、电压电流双闭环瞬时控制电压单闭环控制在抵抗负载扰动方面的缺点与直流电机的转速单闭环控制比较类似，具体表现在只有当负载（电流、转矩）扰动的影响最终在系统输出端（电压、转速）表现出来后，控制器才开始有反应，基于这一点，可以再电压外环基础上加一个电流内环，利用电流内环快速，及时的抗扰性来抑制负载波动的影响，同时由于电流内环对被控对象的改造作用，使得电压外环调节可以大大的简化。（ 2）现代控制理论的控制策略：1、多变量状态反馈控制多变量状态反馈控制的优点在于可以大大改善系统的动态品质，因为它可以任意的配置系统的极点，但是建立逆变器的状态模型时很难将负载的动态特性考虑在内，所以，状态反馈只能针对空载或假定负载进行，对此应采用负载电流前馈补偿，预先进行鲁棒性分析，才能使系统有好的稳态和动态性能。2、无差拍控制无差拍控制的基本思想是将给定的正弦参考波形等间隔的划分成若干个周期，根据每个采样周期的起始值采用预测算法计算出在采样结束时正弦脉宽调制技术：采样控制理论中有一个重要结论：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。 PWM控制技术就是以该结论为理论基础，对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可以改变输出频率。如果把一个正弦半波分成 N等分，然后把每一等份的正弦曲线与横轴包围的面积，用与它等面积的等高而不等宽的矩形脉冲代替，矩形脉冲的中点与正弦波每一等分的中点重合，根据冲量相等，效果相同的原理，这样的一系列的矩形脉冲与正弦半波是等效的，对于正弦波的负半周也可以用同样的方法得到 PWM波形。像这样的脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的 PWM 波形就是 SPWM波。SPWM 有两种控制方式，一种是单极式，一种双极式，两种控制方式调制方法相同，输出基本电压的大小和频率也都是通过改变正弦参考信号的幅值和频率而改变的，只是功率开关器件通断的情况不一样，采用单极式控制时，正弦波的半个周期内每相只有一个开关元器件开通或关断，而双极式控制时逆变器同一桥臂上下两个开关器件交替通断，处于互补工作方式，双极式比单极式调制输出的电流变化率较大，外界干扰较强。光伏逆变器的应用：表 光伏逆变器国内主要的应用领域锁相环控制技术：在光伏并网发电系统中， 需要实时检测电网电压的相位和频率以控制并网逆变器， 使其输出电流与电网电压相位及频率保持同步，即同步锁相。同步锁相是光伏并网系统的一项关键技术， 其控制精确度直接影响到系统的并网运行性能。倘若锁相环电路不可靠， 在逆变器与电网并网工作切换中会产生逆变器与电网之间的环流，对设备造成冲击，缩短设备使用寿命，严重时还将损坏设备。目前，对基于 DSP 的数字锁相环的应用较多。仿真电路