光伏并网逆变器整体建模及仿真

清晰， 提供 了进 行 数 值计 算 仿 真 的有 力 模 型 ， 由 但 于均 是一 组 非线 性 时变微 分 方程 ， 解 解析 解难 度 求
高 。不 能 直 观 的反 应 系 统稳 态 工 作 时 电路 运行 状
另 外为 实现 光伏 发 电效 率 的最 大化 ， 需要 Ｄ ／ Ｃ变 ＣＤ
到精确 控制 ， 要建立 合 理 、 需 精确 的数 学模 型 。现阶 段 文 献 中 针对 两 级 式 光 伏 并 网系 统 所 提 出 的设 计
方 案 ．通 常采 用 将 系统分 为 Ｄ ／ Ｃ和 Ｄ ／ Ｃ两 部 ＣＤ ＣＡ 分 ， 用纯 电阻 替代 Ｄ ／ Ｃ变换 器输 出负 载 的设 计 并 ＣＤ 思路 。由于 Ｐ ＷＭ逆 变器 的输入 阻抗 具有 强非线 性 、 时变 等特 征 ， 当它作 为 Ｄ ／ Ｃ的负载 ， 直流侧 静 、 ＣＤ 其 动 态行 为 对前 端 系统 的建模 、 真控 制 以及 动 静态 仿
作 者 简 介 ： 辉 勇 （９ ８ ） 男 ， 南 常 德 人 ， 士 ， 究 方 向 为 光 伏 池 １７一 ， 湖 硕 研
并 网逆 变器 ． ｍ ｉｃ ３ ３ ６ ＿ １ ＠ｈ ｔ ｉｃ ｒ 。 Ｅ ａｌ ５ ２ ０ ４ ９ ｏｍａ ． ｎ ： ｌ ｌｏ 唐 欣 （９ ５ ） ， 南 邵 东 人， 教授 ， 士 ， 究 方 向为 电 １７ 一 ， 湖 男 副 博 研
第 ４期 ２１ ０ ２年 ７月
电
源
学
报
Ｎｏ４ ．
Ｊ ｕｒ ａ ｆＰｏ ｒ Ｓ ｐｐ ｙ ｏ ｎ ｌｏ ｗｅ ｕ ｌ
Ｊ ｌ．０１ ｕｙ２ ２
光伏并 网逆变器整体建模及仿真
池辉 勇 ， 欣 ， 唐 吴定 祥 ， 李雄 杰
（ 沙理 工大 学 电气与信 息 工程 学院 ， 南 长沙 ４ ０ ７ ） 长 湖 １０ ６
变 器直 流 侧 的 输入 阻抗 ，得 出 了其 与 电路 参 数 之 间 的 定 量 关 系 以及 计 算 公 式 ，并 分 析 了调 制 方 式 对 输 入 阻 抗 的 影
响 。仿 真 研 究 结 果证 明 了所 建 模 型 与 理论 分析 推 导 的 正 确性 与 可行 性 。
关 键 词 ： 伏 并 网逆 变器 ； 体模 型 ； 流 侧 等 效 阻抗 ； 光 整 直 两级 式
光伏 阵列 ， 带升 压变压 器 的 Ｄ ／ ＣＤ ＣＡ ／ Ｃ变流器 、 波 滤 器 、ＣＡ Ｄ ／ Ｃ逆 变器 组成 的并 网型 光伏 发 电系 统等 效
为 ３个 子 系统 ， 用受 控 电流 源 和受 控 电压 源表 征 采 整 流 、逆 变部 分 的 电流和 电压 ．按 照 Ｋ Ｌ Ｋ Ｌ定 Ｃ 、Ｖ
换 器 与后 级 逆变 器 两部 分共 同完成 ， 动态 阻 抗 匹 从
配 的观 点［ ２ １ 来说 ， 即需 要两 级阻抗 协 同匹配 。当光伏 发 电系统 输 出功率 最 大 的时候 ， 就是 前 后级 变 换 也 器 达 到 了工 作 的协 同 点［ 而 分 开建 模 由 于没 有 考 ３ １ ， 虑逆 变 器级 对 系统 最 大功 率 的影 响 ， 仅仅 通 过控 制 Ｄ ／ Ｃ级 实 现 系统 ＭＰ Ｔ控 制 ． 到 的 系统 最大 功 ＣＤ Ｐ 得
摘 要 ： 立 了基 于 Ｂ ｏ ｔ 流 器 与单 相 全 桥 逆 变 器级 联 结构 的 光 伏 并 网逆 变 器的 整 体 电路 模 型 。采 用三 端 开 关 建 ｏ ｓ变 器件 模 型 法 建 立 了 Ｂ ｏｔ ｏ ｓ 变流 器周 期 平 均 模 型 ： 用 开 关 函 数 法 ． 用 傅 里 叶 级 数 分 析 推 导 了基 于 倍 频 式 调 制 的逆 采 利
化设计 ， 以及 研究 协调控 制算 法具 有重要 的意 义 。
针对 两级 式 光伏并 网系 统 的整 体建 模 ， 内外 国
文献 中近 年来 主 要采 用 受控 源 模 型法 ， 文献 『１ 由 ４将
多． 电压 控 制策 略 由于 能很 好 地提 供并 网电能 的质 量 ． 越 来 越多 的 使用 在并 网发 电系统 中 。为 了达 被
中 图分 类 号 ： Ｍ ６ Ｔ ４４ 文 献标 志码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ５ ２ ０ （ ０ ２ ０ — ０ ８ ０ ２ ９ — ８ ５ ２ １ ）４ ０ ７ — ８
引 言
随着 电 网建 设 的 发 展 。分 布 式 发 电 系 统 的 增
上所述 ， 建立 光 伏并 网逆 变 器 的整体 模 型对 系 统优
系 统结 构 与 电量 用 电路 模 型表 示 ， 旨在 构 建 能直 观 的反应 系统稳态 运行 时 的真实情 况 。首先 理论分 析
与仿真 研究 揭示 了 Ｐ ＷＭ 逆 变 器直流 侧输 入 阻抗 与
逆Байду номын сангаас变器 交 流侧 电路 参 数之 间 的定 量关 系 。 给 出 了 并 计算 公式 ，得 出 了 Ｒ— 式 的输入 阻抗 等效 模 型 。 ｅ形 通 过该 等 效模 型并 采用 受 控 电压 源 的形式 ， 后 连 前 接 Ｂ ｏｔ ｏｓ 大信 号模 型与逆 变器 交 流侧 并 网模 型 组合 成光伏 并 网逆 变器 稳态运 行 时的整 体 电路 模 型。最
性 能都 有 重要 的影 响【 用 纯 电阻替 代 显然 欠 妥 当 ； １ １ ，
律 ， 别 建 立状 态 方 程 进行 组 合 ； 献［］ 对 两 级 分 文 ５针 式 光伏 并 网系统 ．采用 开 关 函数 法 并结 合 Ｋ Ｌ与 Ｃ
Ｋ Ｌ定律 ， 过状 态 变 量 的微 分 方 程 ． 导 出矩 阵 Ｖ 通 推 形 式 的低频高 频数 学模 型 。以上两 种建 模方法 思路
率 以及性 能指 标 只是局部 最优 而不 是全局 最优 。综
收 稿 日期 ： ０ ２ ０ — ３ ２ １— ３ １
况 ． 建 立扰 动 小 信 号 电路 模 型 、 计 控 制 器 以 及 对 设 仿真显 得不 够直 观 、 实用 。
本文 结合 以上文 献 的优 点 和不 足 ， 过分 析 将 通