【正文】 2光伏電池及其特性 .................................................................................................................................... 9 ........................................................................................................................... 9 ................................................................................................. 9 PSIM仿真模型 ..................................................................................................... 10 PSIM模型的仿真分析 ............................................................................................. 11 電阻 sR 和并聯(lián)電阻 shR 對模塊輸出特性的影響分析 ............................................... 14 ３系統(tǒng)主電路的設(shè)計和控制方法 ........................................................................................................... 16 ............................................................................................... 16 ........................................................................................................ 16 ................................................................................................... 17 DCACDCAC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ............................................................................................... 18 ............................................................................................... 20 ..................................................................................................................... 21 DCDC變換器 ................................................................................................................ 22 ................................................................................................... 22 ............................................................................................................ 23 d/q坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型 ......................................................................................... 23 d/q坐標(biāo)系下的控制策略 .......................................................................................... 25 d/q坐標(biāo)系下的控制方程 ......................................................................................... 26 4光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的仿真研究 ............................................................................................................ 29 PSIM仿真軟件的介紹 .............................................................................................................. 29 對 DCDC轉(zhuǎn)化器 PSIM仿真 .................................................................................................... 29 DCDC原理圖 ................................................................................................................ 30 DCDC c block編程 ................................................................................................... 30 DCDC仿真圖 ................................................................................................................ 32 PISM仿真 .......................................................................................................... 33 并網(wǎng)逆變器原理圖 ....................................................................................................... 33 C block編程 ....................................................................................... 33 ........................................................................................................ 36 5致謝 ............................................................................................................................................................ 37 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................................................... 38 揚州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 3 摘要 太陽能作為一種新型能源及其清潔、儲量大、無污染等優(yōu)點使其利用越來越受到人們的重視，而光伏發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用更是人們普遍關(guān)注的焦點。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。工學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 新能源并 網(wǎng)逆變器設(shè)計和仿真研究 揚州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 1 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同 意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本文主要研究了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計、控制方法和仿真。仿真與實測數(shù)據(jù)的對比驗證可其仿真模型的正確性，為后續(xù)的仿真奠定基礎(chǔ)。從仿真及實驗結(jié)果中可以看出實現(xiàn)了輸出功率因數(shù)為 1的控制目標(biāo)。但由于化石燃料的有限性和分布的不均勻性，造成了世界上大部分國家能源供應(yīng)不足，不能滿足經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的需要，并且由于儲存 量有限，礦物能源正面臨著枯竭的危險。符合這兩個條件的主要是可再生能源，包括太陽能、風(fēng)能、生物能等。熱利用的主要形式是太陽能熱水器、太陽能建筑以及太陽能熱發(fā)電。光伏利用的主要形式是光伏發(fā)電，有獨立供電和并網(wǎng)兩種工作方式。并網(wǎng)發(fā)電已經(jīng)成為光伏發(fā)電的發(fā)展趨勢。專家預(yù)測太陽電池及相應(yīng)的系統(tǒng)將通過大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電迅速發(fā)展為全球重要產(chǎn)業(yè)。 太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng) 為了使太陽能大規(guī)模應(yīng)用，太陽能發(fā)電的應(yīng)用趨勢就是由邊遠(yuǎn)無電地區(qū)的獨 立供電模式向有電地區(qū)的常規(guī)并網(wǎng)發(fā)電方向發(fā)展 ， 即將太陽能發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)并 聯(lián)。 為了避免光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)對公共電網(wǎng)的污染，逆變器應(yīng)輸出失真度小的正弦波。而在高壓大容量系統(tǒng)中，一般采用可關(guān)斷晶閘管（ GTO）作為功率元件。 為了保證電網(wǎng)和逆變器安全可 靠運行，逆變器與電網(wǎng)的有效隔離及逆變器接地技術(shù)也十分重要。 光伏陣列對逆變器的要求 由于日照強(qiáng)度和 環(huán)境溫度都會影響光伏陣列的功率輸出，因此必須通過逆變器的調(diào)節(jié)使光伏陣列輸出電壓趨近于最大功率點輸出電壓，以保證光伏陣列在最大功率點運行而獲得最大電源。 ②具有較寬的直流輸入電壓適應(yīng)范圍。在使用光伏電池供電時，光伏電池片容量較小，輸出電壓只有零點幾伏、輸出峰值功率也只有１ｗ左右。工程上使用的光伏電池板是光伏電池使用的基本單元，其輸出電壓一般在十幾至幾十伏左右。 圖 21 光伏電池的等效電路圖 根據(jù)圖 21所示的光伏電池 等效電路模型，應(yīng)用基爾霍夫定律，可的流過負(fù)揚州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 10 載的電流 I 與其端口電壓 U 之間的關(guān)系。 光伏模塊的 PSIM 仿真模型 在 實際應(yīng)用中 ,按照所需要的功率等級和電壓等級將若干光伏電池在 實 際 應(yīng) 用 中 ,按 照 所 需 要 的 功 率 等 級 和 電 壓 等 級若光電串聯(lián)成光模 塊 ,以 光 伏 模 塊 方 式 進(jìn) 行 輸電 。則根據(jù)上一節(jié)的光伏電池數(shù)學(xué)模型，可 以得到如下光伏模塊表達(dá)式。 圖２ 2 光伏模塊ＰＳＩＭ仿真電路 圖中 S 、 T 分別模擬光照強(qiáng)度與電池溫度；用電流表 A 檢測光伏模塊的輸出電流。分別可以得到光伏模塊在 相同環(huán)境溫度（ 25℃ ）不同光照強(qiáng)度 S 條件下的模塊輸出電流 I 、輸出功率 P 對應(yīng)輸出電壓 V 關(guān)系的 I V 和 P － V 輸出特性曲線，如圖 2３、圖 2４所示。分別可以得到光伏模塊在相同光照強(qiáng)度（ 21000 /Wm）不同環(huán)境溫度 T 條件下的模塊輸出電流 I 、輸出功率 P 對應(yīng)輸出電壓 V 關(guān)系的 I V 和 P V 輸出特性曲線，如圖 2圖 26 所示。但是，對于實際光伏電池，有各種因素影響轉(zhuǎn)化效率。而且，隨著等效串聯(lián)電阻越大，并聯(lián)電阻越小，填充因子下降越快，進(jìn)而影響模塊轉(zhuǎn)換效率。 （ a） （ b） 圖 33按功率變化級數(shù)分類的逆變器拓?fù)浞桨? 圖 33(a)所示為單級式逆變器的結(jié)構(gòu)框圖 ,它僅用一級能量變換就可以完成電壓調(diào)整和并網(wǎng)逆變 功 能 ,具有電路簡 單 、 元器件 少 、 可靠性高和高效低功耗等諸多優(yōu)點 ,所以在滿足系統(tǒng)性能要求的前提下 , 單級式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將會是首選 。 DCACDCAC 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 高升壓比的多級式逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常是由高頻 DCACDC 變流器和高頻 (或工頻 )逆變器兩大 部 分組成 。 (a)電流源型 Buck 逆變器 (b)電壓源型 Boost 逆變器 揚州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計 19 (c)電流源型 Boost 逆變器 圖 34 DCACDCAC拓?fù)渥? 圖 34(b)為一種電壓源型 Boost逆變器 ,它的前級 由 PWM 控制 ,在前 級與 后 級之間得到一串被稱為偽直 流 環(huán)節(jié)的直流脈沖序列 。 該