使用SimPowerSystems并网光伏阵列研究（Simulink实现）

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本文目录如下：

目录

1 概述

2 运行结果

2.1 第一个仿真

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 2.2 第二个仿真

3 参考文献

4 Simulink实现及讲解

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1 概述

本文涵盖了以下两个方面的内容：

首先，我们详细介绍了一个模型，该模型利用DC-DC升压转换器和三相三电平电压源转换器（VSC）连接到100 kV电网的25 kW阵列。为了实现最大功率点跟踪（MPPT），我们在升压转换器中采用了Simulink模型中的“增量电导+积分稳压器”技术。

其次，我们还进行了另一个仿真，该仿真使用了两个DC-DC升压转换器和一个三相VSC，将25 kW阵列连接到200 kV电网。这个仿真是基于平均模型进行的。

在这两个仿真中，我们通过建立详细的模型和采用先进的技术来研究和优化光伏阵列的性能。通过连接到高压电网，我们可以实现更高的功率输出和更高的效率。同时，采用最大功率点跟踪技术可以确保光伏阵列始终工作在最佳工作点，从而最大限度地利用太阳能资源。

通过这些仿真，我们可以更好地理解光伏阵列与电网之间的相互作用，并为光伏系统的设计和优化提供有力的支持。这些研究成果对于推动可再生能源的发展和应用具有重要意义，有助于实现清洁能源的可持续利用。

详细模型包括：
- 光伏阵列，在1000 W/m2的太阳辐照度下最大输出功率为100 kW。
- 5 kHz升压转换器（橙色方块），将光伏阵列的自然电压（最大功率时为272 V DC）提升至500 V DC。开关占空比由最大功率点跟踪控制器进行优化，该控制器使用“增量电导+积分稳压器”技术。
- 1980 Hz（33*60）三电平三相电压源转换器（蓝色方块）。该电压源转换器将500 V DC转换为260 V AC，并保持功率因数为1。
- 10 kvar电容滤波器，用于滤除电压源转换器产生的谐波。
- 100 kVA 260V/25kV 三相耦合变压器。
- 电网模型（25 kV 配电线路 + 120 kV 等效输电系统）。在这个详细模型中，电路的离散化采用1微秒的采样时间，而控制系统的采样时间为100微秒。

平均模型包括：
- 两个光伏阵列，每个阵列在1000 W/m2的太阳辐照度下最大输出功率为100 kW。
- 两个升压转换器（橙色方块），将PV1和PV2的电压提升至500 V DC。这两个最大功率点跟踪控制器使用“摄动和观察”技术。
- 电压源转换器（蓝色方块）。该电压源转换器将500 V DC转换为260 V AC，并保持功率因数为1。
- 20 kvar电容滤波器，用于滤除电压源转换器产生的谐波。
- 200 kVA 260V/25kV三相耦合变压器。
- 电网模型（25 kV 配电线路 + 120 kV 等效输电系统）。在平均模型中，升压转换器和电压源转换器由等效电压源表示，该电压源生成在开关频率的一个周期内平均的交流电压。这种模型不考虑谐波，但保留了控制系统和电力系统相互作用的动力学特性。这种模型允许使用更大的时间步长（50微秒），从而实现更快的仿真。需要注意的是，在平均模型中，两个光伏阵列模型包含一个代数环路。当使用较大的采样时间时，需要通过代数环路来获得光伏模型的迭代和准确解。这些代数环路可以很容易地通过Simulink求解。

详细讲解见第4部分。

2 运行结果

2.1 第一个仿真

 2.2 第二个仿真

 

 

3 参考文献

文章中一些内容引自网络，会注明出处或引用为参考文献，难免有未尽之处，如有不妥，请随时联系删除。

[1]崔航,屠念念,张景明.PSASP与Matlab/SimPowerSystems联合仿真接口方法研究[J].电力建设, 2015.DOI:JournalArticle/5b3bcdbec095d70f0090ae5f.

[2]崔航屠念念张景明.PSASP与Matlab/SimPowerSystems联合仿真接口方法研究[J].电力建设, 2015, 036(006):89-95.Pierre Giroux, Gilbert Sybille, Hydro-Quebec Research Institute (IREQ)
Carlos Osorio, Shripad Chandrachood.

[3]王建信.Z源光伏并网逆变系统的研究[D].西安建筑科技大学,2014.

[4]李科.直驱风力发电机组变流器并网控制的研究[D].西华大学,2014.DOI:10.7666/d.D559598.

4 Simulink实现及讲解