并网光伏发电系统动态建模及仿真分析研究

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1、第39卷第2期四川电力技术Vo1．39，No．22016年4月SichuanElectricPowerTechnologyApr．I2016并网光伏发电系统动态建模及仿真分析研究陆畅，冯政协。智勇军(国网河南省电力公司平顶山供电公司，河南平顶山467001)摘要：以光伏发电系统工程应用需求出发，建立了光伏电池阵列详细数学模型，对光伏电池板特性进行了深入研究，并建立了直流升压斩波电路、最大功率跟踪算法及三相逆变电路电磁暂态数学模型。对光伏电池板的输出特性和光伏发电系统运行功能进行了分析，采用Matlab／Simulink仿真验证了理论分析的正确性。关键词：光伏发电；最大功率跟踪

2、；升压斩波；动态建模Abstract：Basedonthepracticalrequirementsofphotovoltaic(PV)powergenerationsystems，themathematicalmodelofPVarrayisestablished，theoutputcharacteristicsofPVpanelisanalyzed，andtheelectromagnetictransientmodelsofDC—DCboostchopper，maximumpowerpointtracking(MPPT)controllerandthree—phasein

3、verterarepresented．Theoutputfea—turesofPVpanelandtheoperationfunctionsofPVpowergenerationsystemareanalyzed，andtheeffectivenessofthetheoreti—calanalysisisverifiedbythesimulationresuhsfromMatlab／Simulink．Keywords：photovohaicpowergeneration；maximumpowerpointtracking(MPPT)；boostchopper；dynamicm

4、odeling中图分类号：TM615文献标志码：A文章编号：1003—6954【2016)02—0015—05通过建立光伏电池阵列详细模型、光伏电池板特性0引言研究、直流升压斩波电路、最大功率跟踪算法及三相逆变电路模型，研究光伏发电系统的详细电磁暂态随着传统化石能源的逐渐枯竭，绿色可再生能模型并给出了基于Matlab／Simulink的仿真波形，对源得到了迅猛的发展。近年来太阳能光伏(PV)发光伏电池板的输出特性和光伏发电系统整体运行功电技术得到了各国的不断关注，已经成为利用太阳能进行了分析，验证了理论分析的正确性。能的主要方式之一。光伏并网系统是世界光伏系统的主流应用方式，

5、即光伏系统通过并网逆变器与当1光伏电池阵列模型地电网相连，通过电网将光伏系统所发出的电能进行再次分配，如供给当地负载或进行电力调峰当光照射到半导体上时，光子将能量提供给电等一。子，电子将跃迁到更高的能态，在这些电子中，作为随着光伏产业的迅速发展，光伏发电容量的大实际使用的光电器件里可利用的电子有：价带电子、幅度提升，一些问题也相应地突显出来，例如光伏阵自由电子或空穴、存在于杂质能级上的电子。光伏列发电效率低、光伏并网发电对电网影响大、并网逆电池可利用的电子主要是价带电子，由价带电子吸变器需满足更高的要求等。作为光伏并网系收光子的能量跃迁到导电的过程决定光的吸收称为统的核心和关

6、键，并网逆变器需满足诸多的要求：实本征吸收或固有吸收。现最大功率跟踪，有功无功解耦控制，输出满足电网电能质量要求，具有更大的单体容量、更高的电压等级等“。针对光伏发电系统工程应用的实际需求出发，科技项目：尽(SG网H河AP南D00省JY电JS1力50公049司0)顶山供电公司科技项目图1光伏电池原理示意莆图·15·第39卷第2期四川电力技术Vo1．39，No．22016年4月SichuanElectricPowerTechnologyApr．，2016如图1所示，光伏电池能量转换的基础是半导式中：为二极管的理想因子，一般在1～2之间变体PN结的光生伏特效应。如果将外电路短路，

7、则化；K为玻尔兹曼常数，K=1．38×10J／K；T为外电路中就有与入射光能量成正比的光生电流流绝对温度，单位为K；g为电子电荷，q=1．6×10过，这个电流称为短路电流，另一方面，若将PN结C；A为光照强度，kW／m；为标准测试条件光照强两端开路，则由于电子和空穴分别流入N区和P度(1kW／m)及环境温度为298K时所测得的光生区，使N区的费米能级比P区能级高，在这两个费电流，在标准测试条件下等式，=成立；K为光米能级之间就产生了电位差，可以测得这个值，并称生电流随温度变化系数，一般取Kt=0．001