单级式光伏并网发电系统的仿真分析.pdf

第25卷第3期计算机仿真2008年3月

文章编号:1006-9348(2008)03-0245-06
单级式光伏并网发电系统的仿真分析

冯海峰1,马德林2,许良军1
(1.北京邮电大学自动化学院,北京100876;2.厦门迈士通电器有限公司,福建厦门361009)

摘要:对于光伏发电系统而言,最主要的问题是提高系统的效率和稳定性。为了克服传统两级式光伏并网系统在效率和稳
定性上的不足,文中改进了单级式光伏并网系统电路拓扑和适用于此拓扑的最大功率点跟踪算法,并通过在MatlabSimulink
环境中搭建仿真模型,模拟系统在外部光照发生变化时的输出特性并对其进行验证和研究。仿真结果显示该系统能够高精
度地实现对光伏电池最大功率点的跟踪(MPPT),高效地通过逆变器将有功功率送入电网,且输入电网的无功功率可调。
关键词:光伏电池;最大功率点跟踪算法;并网逆变器;无功功率控制;仿真模型
中图分类号:TM92文献标识码:A

SimulationAnalysisofSingle-StageGridConnected
SolarInverterSystem
FENGHai-feng1,MADe-lin2,XULiang-jun1
(1.AutomationSchoolofBUPT,Beijing100876,China;2.XiamenMilestoneElectronicCo.Ltd,XiamenFujian361009,China)

ABSTRACT:Inphotovoltaictechnique,highefficiencyandreliabilityaremainproblemstobesolved.Two-level
grid-connectedphotovoltaicsystemhasobviousdrawbackswithrespecttoefficiencyandreliability.Anovelmethod
forsimulatingtheworkstatusofthePVcellsandinverterusingnormalmodulesofferedbytheMATLABsoftware
packageispresentedinthispaper.Thedifferentoutputfeaturesareresearchedwhentheinsolationarechanged.The
simulationresultsindicatethatthissystemcantrackthemaximumpowerpointautomaticallywithhighaccuracyand
transferactivepowertogridwithhighefficiency.Thereactivepowertransferredtogridisundercontro.l
KEYWORDS:PVcel;lMPPT;Gridconnectedinverter;Reactivepowercontro;lSimulationmodel

1引言相比之下,单级式光伏并网逆变系统中只有一个能量变
光伏并网发电技术是新能源领域最近十多年发展起来换环节。因此系统具有简单的结构,较高的效率和稳定性。
的一个重要方向,它将光伏发电系统直接与电网相连,省掉但控制时既要考虑跟踪太阳能电池最大功率点,也要同时保
了体积大,易损耗的蓄电池;在城市中安装,光伏阵列可以实证对电网输出电流符合电网要求,使得相应的控制系统变的
现与建筑的一体化,节省安装成本;分散发电,就地使用,避比较复杂。
免了输配电损失,减少了温室气体的排放。因此,太阳能光
伏发电技术得到了持续的发展,分布式光伏并网发电已经成2光伏发电系统结构
为太阳能利用的主要方式之一。为了克服两级式光伏并网系统存在的缺陷,本文采用了
对于光伏发电系统而言,其中最主要的问题是如何提高一种无直流稳压的单级式光伏并网电路拓扑,以及适用于此
系统的发电效率以及整个系统的工作稳定性。而传统的两拓扑的最大功率点跟踪算法。系统采用前馈与反馈控制相
级式光伏逆变器是由功率点控制器和逆变控制器分别控制,结合的方式[1]。SPWM发生器一方面要接受MPPT控制器
前者寻求光伏阵列的最优工作点,后者控制逆变并网过程。的信号,实现对光伏电池最大功率点的跟踪;另一方面则要
但是由于"两级式"的拓扑形式,在系统结构和控制方式上均接受来自并网与无功功率控制器的信号,实现输出的SPWM
存在不足。系统环节较多,导致体积、成本较高,效率低,可与电网电压波形相位的同步。分别控制组成逆变桥的4个
靠性不好;功率点控制和逆变控制分别由两个不同的环节独开关元件的通断。
立完成,控制复杂,动态响应慢,且稳