开关器件占空比信号发生示意图图控制原理示意图图升压电路示意图仿真结果基于上述控制电路，利用对不同环境下的光伏电池进行仿真，该仿真主要致力于展示控制系统在剧烈的温度及光照强度变化时的响应。仿真模块主要包括光伏电池模板，控制模块，以及变流器模块，其中最大功率采用定步长电导增量法，仿真电池如图所示。图光伏模型仿真模块为观察控制系统性能，现设定工作温度和光照辐射强度的初始值分别为。和。在以及时，光照辐射强度和温度分别变化为和，当时间为时光照辐射强度回归，仿真时间为。光伏电池的工作状态如图所示。从仿真结果可以看出，在处，由于光照的增加，光伏电池的输出功率从提升到，工作电压从变化为。在处，温度升高，工作电压和输出功率都均有所下降，工作电压降至。在处，随着温度的升高以及光照的降低，输出功率又降低为仅，工作电压变为。其中如表所示。综上可得，利用采取变步长的电导增量法，并利用变流电路可以较好地控制光伏电池在最大功率点工作，而且稳定误差在允许范围之内，从而验证上述控制方法的正确性。光伏电池输出电流光伏电池工作电压电路输入功率输出功率图光伏模型运行状态表光伏电池在不同气候下的工作状态光照和温度输出功率工作电压第四章光伏系统的逆变控制技术概述光伏系统作为微网中的个重要部分，在其直流部分最大功率工作点控制研究的基础之上，其逆变技术就显得十分重要，下文将基于仿真系统详细讲解有关光伏电池模型的逆变的仿真。技术，即空间电压矢量脉冲宽度调制技术，是近年来发展出的种较为新颖的方法。是由三相功率逆变器的六个功率开关元件组成的特定开关模式产生的脉宽调制波，能够使输出电流尽可能接近于理想的波形。空间电压矢量调节和传统的不样，对于调节，其目的在于得到三相对称的电压源，常常伴随较大的谐波分量。而控制着想于使形成的磁链轨迹跟踪由理想三相平衡正弦波电压源供电时所形成的基准磁链圆，与比较，调节使得电机转矩脉动降低，旋转磁场更逼近圆形，而且在很大程度上提高了母线电压的利用率，且更易于实现数字化。下文将着重介绍有关的原理。控制基本原理调节以平均值等效原理为理论基础，即为在个开关周期之中，通过对八个基本电压矢量加以组合使其平均值与给定电压矢量相等。在特定的时刻，等效合成电压矢量会旋转至扇区，该矢量可以由该扇区相邻的工作矢量以及零矢量按照不同的组合而合成。在个采样周期之内分多次施加两个或三个矢量的作用时间，同理去控制其它各个电压矢量的作用时间，使电压空间矢量接近按理想的圆轨迹旋转，通过逆变器中电力电子开关的不同开关状态使实际磁通去逼近理想磁通圆。在本文中，光伏电池的逆变电路采用全桥式逆变电路，全桥式逆变电路如图所示。图全桥逆变电路设逆变器直流侧的电压为，交流输出侧的三相电压分别为，其三相对称，在静止坐标系中相角互差。,现在定义该三电压矢量分别在各自的轴线上，大小随时间按正弦规律变化。设其相电压的幅值为，频率为。则有在式中，有，则三相电压空间矢量相加的和为由式可知，为个以角速度为逆时针旋转的矢量，其幅值为前相电压峰值的倍。而在三相轴线上的投影即为的正弦量大小。由于逆变器三相桥臂共有个开关管，为了研究各相上下桥臂不同开关组合时逆变器输出的空间电压矢量，定义电力电子器件的开关函数为下桥臂导通上桥臂导通的全部可能组合共有八个，包括个非零矢量和两个零矢量，下面以其中种开关组合为例分析，假设，此时有,求解上述方程可得。同理可计算出其它各种组合下的空间电压矢量，列表如下表开关状态与相电压和线电压的对应关系矢量符号线电压相电压下图给出了八个基本电压空间矢量的大小和位置。图电压空间矢量图其中非零矢量的幅值相同模长为，相邻的矢量间隔，而两个零矢量幅值为零，位于中心。在每个扇区，选择相邻的两个电压矢量以及零矢量，按照伏秒平衡的原则来合成每个扇区内的任意电压矢量，即或者等效成下式其中，为期望电压矢量为采样周期分别为对应两个非零电压矢量和零电压矢量在个采样周期的作用时间其中包括了和两个零矢量。式的意义是，矢量在时间内所产生的积分效果值和分别在时间内产生的积分效果相加总和值相同。对于三相对称电压，由式可知，其在电压空间向量中合成个等效的旋转电压，旋转频率为三相电源角频率，等效旋转电压的轨迹将是如图所示的圆形。故要产生三相正弦波电压，可以利用以上电压向量,,,周念成,王强刚,杜跃明风能与光伏混合微电网的建模和仿真中国电力范心明基于的仿真电气传动自动化付勋波,鄂春波,李建林,等直驱风电系统中并联逆变器的仿真建模与分析高电压技术万利,陶文彪浅谈分布式发电技术硅谷,陆文敏太阳能光伏发电技术在上海的应用现状科技创新导报,刘杨华,吴政球,涂有庆,等分布式发电及其并网技术电网技术王飞,余世杰,苏建徽,等太阳能并网发电技术研究电工技术学报刘飞,段善旭,殷进军,等单级式光伏发电系统的实现与稳定性研究电力电子技术罗明,杨金明双级式光伏系统最大功率点跟踪研究电力电子技术吴理博光伏并网发电系统综合控制策略研究及实现北京清华大学,刘飞,三相并网光伏发电系统的运行控制策略研究及实现北京北京交通大学崔岩,蔡炳煌,李大勇,等太阳能光伏模板仿真模型的研究系统仿真学报禹华军,潘俊民光伏电池输出特性与最大功率跟踪的仿真研究计算机仿真王兆安,刘进军电力电子技术北京机械工业出版社,致谢从年月至今，已有近五个月的时间。在本论文的写作过程中，我的导师荆朝霞老师倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到遍又遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我表示衷心感谢。同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的廖名洋师兄以及其他师兄，正是他们的详细讲解，解开了个个不解之迷，使得研究学习进程更加顺利。写作毕业论文是次再系统学习的过程，毕业论文的完成，同样也意味着新的学习生活的开始，我将延续这状态到以后的研究学习生活中。合成的技术，在电压空间向量上，将设定的电压向量由第向量位置开始，每次增加个小增量，设载波的频率为，而期望电压向量的频率为，则每次的增量角为。在每小增量之内，设定电压向量可以用该合成矢量所在扇区之中相邻的两个非零向量与零电压向量合成而得，如此就可以等效为个在电压空间向量平面上平滑旋转的电压空间向量，进而完成的调制。基于的仿真首先根据变换将三相电压转换为静止坐标的电压，和作为扇区的判断模块以及其他诸多模块的公用输入信号。在扇区判断模块中，将电压再次从坐标系转换为坐标系的电压，其转换公式如下现根据三相对称电压的相位关系，作出如下的判断对于，如果，则反之则反之则反之，则。则判断扇区的公式为根据上述公式，搭建判断扇区的模型，如下图所示图判断扇区模块完成扇区判断模块之后，下面进行变量的计算，根据文献，可得计算的模块如图所示。计算过变量的值后，现在求取合成个电压空间矢量其相邻两电压空间矢量的作用时间即，的遵循表表各扇区电压矢量作用时间然而要特别注意与开关周期之间的关系。即当时，应该重新确定和的值，且不需要零矢量作为个开关周期之内时间的补充。此时有其中和为在表中得到的数据。上述计算过程在中的模块如图所示。图计算模块图各扇区电压矢量作用时间计算模块控制的开关式分为七段式和五段式，这里将基于七段式控制方法来计算电压空间矢量切换点和。同样根据，可得现对于不同的扇区，其切换时间如表所示表切换点的赋值时刻扇区号同理，使用对此过程进行仿真，得到的模板如图所示。图电压空间矢量计算点模块在上述计算的基础上，现需生成波形即逆变器的开关函数信号以控制全桥逆变电路的电力电子器件的开断。其生成波形模块图如图所示。图产生波形图在图中，引入周期为锯齿波的信号作为载波信号分别与比较，再利用相关逻辑信号产生六个电力电子器件的开关信号。再将上述系统封装并连接，得到的总仿真图如图所示。图仿真图这样的仿真模板就搭建完成，在此信号产生的基础之上可以实现光伏系统的逆变。仿真结果将在下章重要介绍。光伏电池逆变的仿真本文上章中，着重讲解了波形，现基于上述控制方法对光伏逆变做相关仿真分析。对于光伏电池，仍选用模型，同第二章中串并联情况相同，仍串联个单元，并联个单元。通过调整电路中的电容以及负载电阻值使直流侧电压趋于稳定。以上述光伏模型作为直流电压源对其进行封装，给定三相正弦信号为每相，频率。通过变换，转变为两相静态电压，然后生成信号，通过低通滤波器，观察相间电压及。其模块图如下图光伏电池逆变仿真模块在该模块中，即为带有功能的光伏电池模块，为防止由于初始直流输出电压为零而造成变量为，将其通过模块设定其最小值为连入输入端口。仿真时长，得到的波形如图所示。图逆变侧及波形由波形可得，通过逆变获得的两线电压呈较标准的正弦波形。在标准测试环境下温度，光照辐射强度幅值为，和的相位相差左右，基本完全符合理想逆变要求，验证了该逆变方法的准确性。第五章结论本文总结本论文首先提出风光互补微电网的相关结构并对其控制策略进行概述，随后重点研究光伏单元，指出其单二极管等效电路，在该等效电路的基础上，提出了求取电路参数的方法即高斯赛德尔法。并根据真实光伏电池组件数据法所给定的数据对光伏阵列仿真。仿真结果可以看出，该模型能够准确地仿真光伏阵列的特性及特性曲线。随后提出了当今光伏学术界较为热门的即最大功率控制法。本文采用电导增量法计算当前电压与参考电压之间的误差，而通过调节电路中管的占空比来改变等效输入阻抗来调节光伏电池工作电压，并对其在不同环境下的特性进行仿真，仿真结果亦能够准备并快速地追踪光伏阵列的最大功率工作点。论文提出了使用空间矢量脉冲宽度调制法完成光伏电池的逆变，通过仿真可见，交流侧可得出较为标准的三向正弦波形，保持微网供电的质量。后续工作本文分析了光伏系统的模型建立，最大功率点跟踪以及逆变等相关问题，然而由于尚未建立蓄电池模型，即缺少主控单元，本文并未建立起完整微电网，为进行更加深入地对微电网的研究，后续工作如下由于仿真速度较为缓慢，故接下来转向仿真系统，将本文建立的模块移植入中利用建立蓄电池模型，并进行相应调试将风电光伏微燃以及储能模块相连，组成微电网，分析其并网以及孤岛运行特性。参考文献徐青山分布式发电及其并网技术北京人民邮电出版社,殷桂梁，杨丽君，王珺分布式发电技术北京机械工业出版社，刘翼光伏并网发电系统建模仿真北京北京交通大学，翟津川微网运行仿真研究北京北京交通大学，骆祖国基于双馈电机的变速恒频风力发电系统的研究广州华南理工大学，茆美琴,余世杰,苏建徽带有功能的光伏阵列通用仿真模型系统仿真学报,,,,