光伏发电系统的仿真1

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1、光伏发电系统的仿真摘要：本文搭建了光伏电池的仿真模型，进行了光伏电池特性仿真并与实际测量曲线进行了对比。利用扰动观察法通过采用调节直流升压斩波电路PWM控制信号的占空比，实现了最大功率点跟踪控制。在Matlab/Simulink环境下搭建了整个光伏发电系统的模型，进行了仿真实验并分析了仿真结果。结果表明，系统能够较快跟踪到达最大功率点处，跟踪效果良好。光伏电池特性曲线符合设计要求。关键词：光伏电池；最大功率跟踪(MPPT)；Matlab/Simulink；仿真1引言能源是国家的血脉，是人类社会进步和发展的必需品。我国能源的主要种类无非就是煤炭、石油和天然气，它们都属于一

2、次性能源，并非取之不尽用之不竭的。据统计，我国剩余的能源的可采储量仅可保障100多年，100年之后我们用什么呢？而且这些能源使用后产生的诸如CO、SO2等气体会造成大气的污染，这反而阻碍了人类社会的进步和发展，所以开发新能源成为各国家各地区的重要任务，当今社会的主要新能源有太阳能、风能、地热能、潮汐能和核能，其中太阳能更是一种不受地域限制，方便快捷，利用广泛的新型能源，近几十年来得到了迅猛的发展，特别是屋顶光伏并网系统，他不占地方但方便环保更能提供电力，因此受到国内国外的普遍重视。上世纪九十年代美国、德国、日本等发达国家先后将光伏发电推广使用，在这方面我国还没有相关的政

3、策，我国必须在光伏发电方面取得进展，本论文就是利用MATLAB仿真光伏发电系统!本文主要研究的是光伏发电系统的仿真，仿真模型大体可分为四个模块：太阳能阵列、最大功率点跟踪（MPPT）、DCDC和逆变器。本文研究的主要问题:太阳能光伏阵列模型、最大功率点跟踪（MPPT）。光伏阵列考虑到了温度和光照强度的影响，随着温度和光照的不同，输出电压电流随之变化。基于光伏电池工作原理利用MATLABSimulink软件建立了光伏阵列模型，通过对上述模型优缺点的分析提出了基于参考文献中提出的一种光伏电池的工程化数学模型对光伏阵列进行了改进。最大功率点跟踪（MPPT）有多种方法，这里

4、采用的是扰动观察法，通过当前功率与上一时刻功率比较来确定是否达到最大功率，从而进一步调节Boost电路实现最大功率跟踪，电压每次调节范围是一个固定步长。通过对系统的改进基本上可以模拟出光伏发电系统，其产生的电压电流波形与理想下的波形基本一致，说明此模拟是成功的。经过对光伏发电系统的模拟可以为光伏产业提供更多的技术数据，从而是我国光伏产业更加稳定快速的发展，为国民经济和人民生活水平的提高服务。2光伏发电系统的基本原理2.1光伏发电系统的原理框图及其基本原理（1）光伏发电系统的原理框图如图1所示图1光伏发电系统整体框图第13页（2）光伏发电系统的工作原理：光伏阵列接受太阳能

5、产生直流电流电压，同时电流电压受光照和温度的影响，而后经DCDC(Boost升压电路)转换将电压升高，再经DCAC逆变产生交流电压电流供负载使用。在这中间需要用MPPT使光伏电池始终工作在最大功率点处。2.2直流---直流变换器（DCDC）简介及其工作原理（1）直流—直流变换器工作原理图由于光伏电池板所产生的直流电压有限,一般在几伏到十几伏之间远达不到我们实际的应用因此我们就要升高电压,这里我们采用的是Boost升压斩波电路,利用PWM来调节占空比控制IGBT使其升到我们需要的直流电压,其工作电路如图2所示图2Boost电路工作原理图（2）Boost电路工作原理：

6、当PWM波出现一次上升沿时IGBT导通,电源E向电感L充电,由于电感L很大,充电电流基本保持在I1,通时电容C向负载RL供电,由于C很大,故输出电压基本上保持UO，此时电感上储存的能量为EI1TON。当PWM波出现一次下降沿时IGBT关闭，E和L共同向电容充电,并同时向负载R提供能量,设V处于断态的时间为,则在此期间电感L释放的能量为,当电路工作于稳态时,一个周期内电感积蓄的能量与释放的能量相等,公式如下(1)化简得:(2)第13页其中占空比为：（3）这就是升压斩波电路即Boost电路。2.3.逆变器(DCAC)简介及其工作原理（1）由于用户都是交流负载,所以我们需要

7、将直流电转换成交流电,这就需要我们用到逆变器,逆变电路我们用单相桥式逆变电路,其电路图如图3所示图3逆变电路工作原理图（2）逆变电路工作原理:逆变电路我们用单相全桥逆变电路,它共有4个桥臂,把1和4看作是一对,2和3看作是一对,成对的桥臂同时导通,两对交替导通.其输出交流电压为U0,用移相调压法调节输出电压的大小,当V1和V4导通时,输出电压为U0,当V3和V2通时,V4截止,因负载电感很大所以电流不能突变,V3不能立刻导通,VD2导通续流与VD3形成通路输出电压为-U0.到负载电流过零并反向,VD2和VD3截止,V2和V3开始导通,电压