南京师范大学研究生Matlab大作业

南京师范大学

计算机辅助工程设计

课程设计与报告

题目：基于SIMULINK的并网逆变器的仿真研究学院：电气与自动化工程学院

专业：电气工程

学号：

姓名：

指导教师：

填写日期：

南京师范大学

研究生课程学习考试成绩单

（试卷封面）

批改日期:

注：

1、以撰写论文为考核形式的，填写此表，综合考试可不填；

2、本成绩单由任课教师填写，填好后与作业（试卷）一并送院（系）研究生秘书处；

3、学位课总评成绩须以百分制记分。

中文摘要

我国风电产业发展迅速，装机容量巨大，然而，在风电“量”发展的同时，“质”却有待加强，风电并网这一瓶颈问题仍未彻底解决，故如何实现高质量风电并网成为本文思考的问题。本文针对直驱式风电系统进行了全面的研究，着重探讨了风电并网逆变器的并网实现，取得了良的并网效果。

本文主要计算了直流侧电容与交流侧电感的取值范围，并根据需要设置了逆变器个器件的仿真参数，将逆变器模块在Simulink上进行仿真，通过反复调试确定了适宜的参数值，仿真结果表明本文设计的逆变器达到了预设的目标，并网频率在0.3HZ以内，并网电压和电流的纹波都不超过10%，并网电流与电压同相，实现了单位功率因素并网，且输出电压波形畸变率低，电流波形十分接近正弦波。

关键词：直驱风电并网系统、并网逆变器、双闭环控制、SPWM

Abstract

China's wind power industry has developed rapidly, huge capacity, however, at the same time, wind power "quantity" of development, "quality" but needs to be strengthened, wind power bottleneck issue is not completely resolved, it is how to achieve high-quality wind power become this article thought. In this paper,

direct-drive wind power system to conduct a comprehensive study, focused on the wind power inverter and net realized and achieved good effect of the grid.

This paper calculates the DC side and AC side inductance capacitance ranges, according to the simulation parameters need to set up a device of the inverter, the inverter module simulation in Simulink, through repeated testing to determine the optimum parameter values The simulation results show that the design of the inverter reaches a preset target, grid frequency within the 0.3HZ, and grid voltage and current ripple does not exceed 10%, and net current and voltage are in phase, to achieve a unity power and network elements, and the output voltage waveform distortion is low, the current waveform is close to sinusoidal.

Keywords: direct drive wind power systems，agrid-connected inverter, SPWM

第一章绪论

1.1课题背景及小组成员介绍和成员的任务

当今社会，资源、环境和能源问题仍困扰着世界的发展。对此，各国对开发利用新型能源、使用清洁能源的需求日益迫切，尤其是中国，地广人多，是能源消耗大国。因此，人类不得不寻求更加清洁、安全的替代能源。进入21世纪后，各国政府都在大力鼓励研究清洁可再生能源，太阳能、风能、地热能、潮汐能等环境能量开发技术获得快速发展，其中尤以风能和太阳能应用最多。由于我国资源分布不均衡，有些地方如内蒙古、沿海，有的地方太阳能蕴藏量大，如西藏，但这些地方发出的电当地并不能完全消纳，而其他一些地区则因负荷过重而缺电，因此将电资源丰富的地方发出的电并入电网是明智之举。

然而，分布型电能并入电网需要做到与电网同频同相同幅值，目前并网技术成为了新能源发电的瓶颈技术。因此，本文通过从并网逆变器的设计着手研究新能源并网技术，具有一定实际意义。

本小组成员有杨雄、陈丽、陈瑾、姚鑫。杨雄负责答辩讲解，陈丽负责课题论文，陈瑾负责做课题PPT，姚鑫负责做仿真。

1.2并网标准

新能源发电并入电网的电能必须满足以下3个条件：

（1）电压幅值：纹波幅值≤10%。

（2）频率：频差≤0.3Hz。

（3）相位相同，相序相同，且相位差≤20°。

表1-1 并网标准化指标

表1-2 电压谐波技术指标

1.3 本文研究的内容

本文主要研究并网逆变器的设计方法及其控制策略的实现方法。为获得与电网同频同相等幅、单位功率因数、低畸变率的并网电压电流，本文通过SPWM 双闭环控制。本文的主要研究工作归纳如下：

（1）分别建立新能源发电并网系统的数学模型，并在Simulink上进行仿真验证。

（2）探讨控制策略，详细地研究双闭环控制的设计方法。

（3）计算、设置逆变器主电路及控制电路各器件的参数值，在Simulink上进行仿真调试，使得仿真结果符合设计的指标，分析仿真结果。