太阳能光伏发电并网系统的建模和仿真

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1、高电压技术第３６卷第１２期２０１０年１２月３１日ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．１２，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ３１，２０１０３０９７太阳能光伏发电并网系统的建模和仿真张艳霞，赵杰，邓中原（天津大学电力系统仿真控制教育部重点实验室，天津３０００７２）摘要：为开展太阳能光伏发电并网系统的研究，采用光伏电源外特性等效方法，推导了大容量太阳能光伏发电的数学模型，搭建了１０ＭＷ光伏电源的仿真模型。在此基础上，提出了改进的扰动观察最大功率跟踪方法，该方法不受测量和计算误差的影响，能

2、保证光伏电源尽快稳定在最大功率点。应用正弦脉宽调制的电压型三相桥式逆变器和具有阻尼电阻的ＬＣＬ滤波器作为光伏电源与电网之间的接口，采用内外环加同步比例积分的电流控制技术实现并网。仿真实验验证了搭建的１０ＭＷ光伏并网发电系统的可行性和正确性，并网电流谐波符合ＩＥＥＥＳｔｄ９２９—２０００的要求。关键词：大容量光伏模型；改进的扰动观察最大功率跟踪法；光伏并网系统；同步比例积分电流控制；阻尼ＬＣＬ滤波器；逆变器中图分类号：ＴＭ６１５文献标志码：Ａ文章编号：１００３－６５２０（２０１０）１２－３０９７－

3、０６ＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＰｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＧｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＺＨＡＮＧＹａｎ－ｘｉａ，ＺＨＡＯＪｉｅ，ＤＥＮＧＺｈｏｎｇ－ｙｕａｎ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｈｉｇｈ－ｃａｐａｃｉｔｙｓｏｌａ

4、ｒｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ（ＰＶ）ｉｓｓｔｕｄｉｅｄ，ｕｓｉｎｇｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｅｘｔｅｒｎａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｔｉｃｅｑｕｉｖａｌｅｎｃｅ，ａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆ１０ＭＷＰＶｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ，ｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇ（ＭＰＰＴ）ｏｆｉｍｐｒｏｖｅｄｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎａｎｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ（Ｐ＆Ｏ）ａｌｇｏ－ｒｉｔｈｍｉｓｐｒｏｐ

5、ｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｎｏｔａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｅｒｒｏｒｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｍａｋｉｎｇｔｈｅＰＶｓｏｕｒｃｅｓｔｅａｄｙｏｎｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔ（ＭＰＰ）ｑｕｉｃｋｌｙ．Ａｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｂｒｉｄｇｅｖｏｌｔａｇｅｓｏｕｒｃｅｉｎｖｅｒｔｅｒ（ＶＳＩ）ｗｉｔｈｃｕｒｒｅｎｔ－ｃｏｎ－ｔｒｏｌｌｅｄＳｉｎｕｓｏｉｄａｌｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＳＰＷＭ）ａｎｄａＬＣＬｆｉｌｔｅｒｗｉｔｈｄａｍｐｉｎｇｒｅｓｉｓｔｏ

6、ｒａｒｅｕｓｅｄａｓｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅＰＶｓｏｕｒｃｅａｎｄｔｈｅｕｔｉｌｉｔｙｇｒｉｄ．Ｔｈｅｉｎｎｅｒ／ｏｕｔｅｒｌｏｏｐｓｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＰＩｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓａｐ－ｐｌｉｅｄｉｎｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｔｏｔｈｅｐｏｗｅｒｇｒｉｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｙｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｉｓ１０ＭＶＰＶｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．

7、Ｔｈｅｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｃｕｒｒｅｎｔｈａｒｍｏｎｉｃｓｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆＩＥＥＥＳｔｄ９２９－２０００．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈ－ｃａｐａｃｉｔｙｓｏｌａｒｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｍｏｄｅｌ；ｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇｏｆｉｍｐｒｏｖｅｄｐｅｒｔｕｒｂａｎｄｏｂｓｅｒｖｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ；ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍ；ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＰＩｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌ；ＬＣＬｆｉｌｔｅｒｗｉ

8、ｔｈｄａｍｐｉｎｇｒｅｓｉｓｔｏｒ；ｉｎｖｅｒｔｅｒ步的旋转坐标系下，通过两个ＰＩ调节器对并网电流０引言进行有功功率ｄ轴和无功功率ｑ轴的解耦控制，使太阳能是公认的最有发展前途的新能源，具有光伏电源工作在最大功率点（ＭＰＰ）且并网功率因储量大、经济和清洁环保等优点，开展太阳能光伏发数可调。［１－４］电并网系统的研究具有重要的理论和现实意义。１大容量光伏电源的数学模型和仿真建模ＭＷ级光伏电源容量大，串并联电池的数目多，分析和建模困难。本文采用外特性等效的方法建立光光伏电池是光伏电源的最小单元，通常将