本文聚焦于光伏并网发电系统的设计与仿真研究,深入探讨了系统中多个核心模块的工作原理与实现方法。主要包括:光伏电池在不同环境条件下的输出特性分析、最大功率点跟踪(MPPT)技术的对比与选择、BOOST升压电路结构设计、LCL型滤波器及其谐振抑制策略、并网逆变器的SVPWM调制方式,以及双电流闭环控制结构的应用。
为准确反映实际运行情况,建立了光伏电池在多种光照强度和温度组合下的输出特性模型,用于后续仿真验证。针对MPPT控制算法,系统比较了扰动观察法、电导增量法与定电压跟踪法三种典型方案的优缺点。综合考虑实现复杂度与跟踪精度,最终选定扰动观察法作为本系统的控制策略,并在仿真环境中进行了有效性验证。
在主电路设计方面,完成了BOOST升压电路的关键参数计算与选型,确保输入侧能够高效提取太阳能电池的最大功率。同时,设计了LCL结构的滤波器以降低并网电流谐波含量,并采用有源阻尼控制策略有效抑制由LCL网络引起的谐振问题,提升系统稳定性。
控制系统层面,结合空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术与双电流闭环控制架构,实现了对并网电流幅值、相位及频率的精确调控。该结构不仅提高了系统的动态响应能力,也增强了对外部扰动的抑制性能。
整个光伏并网系统在MATLAB/Simulink平台上构建了完整的仿真模型。仿真结果显示:系统可稳定追踪最大功率点,维持直流母线电压恒定,并网电流与电网电压保持同频同相,且总谐波畸变率(THD)满足国家相关标准要求,充分验证了所设计方案的技术可行性与工程实用性。
适用对象:面向电气工程及其自动化等相关专业的高年级本科生、研究生,以及从事新能源发电系统开发与仿真的初级科研人员。
主要用途与目标:
① 帮助读者理解光伏并网发电系统的整体结构与工作机理;
② 掌握关键单元如MPPT控制、LCL滤波器设计、SVPWM调制及双闭环控制的具体实现方法;
③ 支持课程设计、毕业设计或科研项目中的建模与仿真实践环节。
阅读建议:建议配合MATLAB/Simulink平台动手搭建文中所述模型,重点关注各功能模块的参数设计依据与控制逻辑实现细节,进一步深化对系统动态行为与稳定性机制的理解。


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