基于rt-lab的光伏逆变器次微秒步长实时仿真的研究

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1、基于RT-LAB的光伏逆变器次微秒步长实时仿真的研究郭茂派，王志鹏，谭伟，王佳（上海科梁信息工程有限公司，上海市200233）Real-timeSimulationofPVPowerSystemRunninginSub-microsecondStepBasedonRT-LABGUOMAOPAI,WANGZHIPENG,TANWEI,WANGJIA(ShanghaiKeliangInformationEngineeringCo.,Ltd,Shanghai200233,China)ABSTRACT:Thepaperintroducethefundamentaltheoryo

2、f重脱离现实，过于理想。如果在实验室内利用先real-timesimulation,andexplainthenecessarityofadopting进的实时仿真软件，结合硬件在回路（HIL）技sub-microsecondsteptosimulatehighfrequencypower术，搭建半实物仿真平台，则可以很好的解决这electronicsystem.UnderMatlab/Simulinkenvironment,the[3]个矛盾。mathematicalmodelofphotovoltaicpowersystemwere硬件在回路实时仿真，是将控制器与仿

3、真器constructed.Further,BasedonRT-LABplatform,real-timesimulationwereexecutedandtheresultswereanalyzed,which对接的一种仿真形式，在光伏并网发电系统的设计provestheeffectivenessofthesimulation.制作过程中，若能对控制算法进行仿真验证，将极大加速系统的开发过程，为系统开发带来便利。KEYWORDS:grid-connectedPVinverter;real-timesimulation;RT-LAB2两级式光伏并网发电原理摘要：本文介绍

4、了实时仿真的基本原理，说明了高频电力电光伏并网发电有多种拓扑结构，由于两级式拓子仿真中采用次微秒步长的必要性，以两级式光伏并网逆变扑中，DC-DC与DC-AC级能够独立控制，方便控制器为研究对象，基于RT-LAB实时仿真平台，开展了次微秒环路的设计，得到广泛应用，其原理如图2.1所示。步长下的实时仿真研究，给出了两级式光伏并网系统的设计参数，对仿真的结果进行了分析，验证了实时仿真的有效性。关键词：光伏并网逆变器；实时仿真；RT-LAB1引言近年来，由于太阳能无污染、清洁及可再生的优点，已成为新能源发展的热点，光伏发电在未来能源系统中占据非常重要的地位。随着电力电子技术、

5、控制理论的发展，光伏并网发电系统逐渐成为[1]光伏发电研究的热点。图2.1两级式光伏逆变器并网原理图对于光伏发电系统而言，其中最主要的问题是如何提高系统的发电效率以及整个系统的工作DC-DC由Boost电路实现，可以平衡逆变器输稳定性[2]。目前我国的光伏发电水平与发达国家入侧与光伏阵列输出侧的不同等级电压，及实现对仍有一定的差距，需要投入大量的研究。在进行光伏最大功率点跟踪[4]。真实系统的实验时，不仅成本高，而且受制于日DC-AC级主要功能是实现逆变器控制。直流侧照强度、环境温度等自然条件的限制，大多数情*电压给定Udc与其反馈的差值经电压PI调节，以况下难以实现预

6、期的效果。如采用全数字仿真平控制直流侧电压与给定值相等，电压PI的输出与台进行研究，则完全脱离了对硬件的依赖，但严电网电压的相位合成新的控制变量，该变量作为电流控制量的给定，与电网电流的反馈值进行电流PI调节，控制并网电流的大小和相位，最后电流PI的输出与三角载波进行比较，产生高频PWM信号，控制开关管的通断，实现逆变系统的所有控制目标[5]。3光伏并网模型的搭建基于上述原理，在MATLAB/Simulink环境中图3.1光伏并网的Matlab/Simulink模型搭建了单相两级式光伏逆变器并网的仿真模型，光4实时仿真的说明伏阵列基于文献[6]搭建，参数如表3.1所示。

7、表3.1光伏阵列参数在MATLAB/Simulink环境中，可以对上述开路电压88V的模型进行仿真及功能验证，但不能实现实时运短路电流38A行。光照强度1000W/m2实时仿真，要求模型仿真时间的推进与自然温度25℃时间是同步的。为准确仿真高频开关器件电路，最大功率点电压80V计算周期（步长）得远小于器件的开关周期。最大功率点电流36A显然，开关频率越高，仿真步长需越小，实光伏输出端所接电容4000uF时仿真器，必须有足够的解算能力，在一个步长内完成对模型的一次计算更新。前级Boost电路，对光伏最大功率点跟踪采用这种微秒级的仿真步长需求