基于模塊化的兆瓦級光伏發電仿真系統及其應用技術方案

本發明專利技術公開了光伏發電系統設計技術領域中的一種基于模塊化的兆瓦級光伏發電仿真系統。所述系統包括最大功率點跟蹤控制模塊、逆變器控制模塊、光伏陣列模塊、逆變器模塊和濾波器模塊；仿真方法包括：最大功率點跟蹤控制模塊選擇最大功率點跟蹤方法，得到最大功率點參考電壓；逆變器控制模塊選擇逆變器控制方式，并根據開關信號產生參數和最大功率點參考電壓產生開關信號，并將產生的開關信號施加到逆變器模塊；逆變器模塊根據產生該開關信號的最大功率點跟蹤方法和逆變器控制方式，將直流電流轉換為交流電流。本發明專利技術可解決待建或者已建光伏電站可能引起的電網電能質量問題的建模。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于光伏發電系統設計
，尤其涉及一種基于模塊化的兆瓦級光伏發電仿真系統。
技術介紹
近年來，隨著傳統燃料能源的減少，以及國家對節能減排的要求，促使人們加快了對清潔可再生能源的開發。太陽能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到國家的重視。在我國政府對新能源產業的大力推動下，光伏產業得到迅猛發展。光伏電站越來越多，如何合理有效的利用太陽能，并使其對電網產生的不利影響盡可能小，決定著光伏產業的發展前景。一個地區如果要引入光伏電站項目，就必須考慮電站能否并網，如何并網，并網后能否滿發，以及并網后對系統電能質量的影響等。在實際工程建設時，需要根據實際情況搭建光伏電站仿真模型，對光伏電站的運行特性，電能質量狀況以及接入系統的特性等方面的問題進行研究和分析。為滿足實際工程多方面的需求，需要建立一個包含面廣、實用性強的仿真模型庫，以方便靈活地根據需要搭建模型，進行實際工程問題的分析。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，提供提供一種基于模塊化的兆瓦級光伏發電仿真系統，用于實現對光伏電站的運行特性，電能質量狀況以及接入系統的特性等方面的問題進行研究和分析。為了實現上述目的，本專利技術提出的技術方案是，一種基于模塊化的兆瓦級光伏發電仿真系統，其特征是所述系統包括最大功率點跟蹤控制模塊、逆變器控制模塊、光伏陣列模塊、逆變器模塊和濾波器模塊；所述最大功率點跟蹤控制模塊包括輸入端和輸出端；輸入端用于輸入最大功率點參考電壓計算參數，所述最大功率點參考電壓計算參數根據最大功率點跟蹤控制模塊選擇的最大功率點跟蹤方法確定；輸出端用于將根據最大功率點參考電壓計算參數計算得到的最大功率點參考電壓施加到逆變器控制模塊；所述逆變器控制模塊包括輸入端和輸出端；輸入端用于輸入開關信號產生參數，所述開關信號產生參數根據逆變器控制模塊選擇的逆變器控制方式確定；輸出端用于將根據開關信號產生參數和最大功率點參考電壓產生的開關信號施加到逆變器模塊；所述光伏陣列模塊包括輸入端、電流流入端子、電流流出端子和輸出端；其中，輸入端用于輸入光伏陣列參數，包括輻照度S、光伏電池組件溫度T、單電池的短路電流Isc、單電池的開路電壓Uoc、單電池的峰值電流Im、單電池的峰值電壓Um、光伏陣列串聯電池數Ns和光伏陣列并聯電池數Ne;輸出端用于輸出根據光伏陣列參數計算得到的光伏陣列中間變量，包括非標況下光伏電池開路電壓Uoc2、非標況下光伏電池短路電流Isc2、第一中間系數Cl和第二中間系數C2 ;電流流入端子和電流流出端子用于輸出光伏陣列模塊產生的直流電流；逆變器模塊用于輸入光伏陣列模塊產生的直流電流以及接收由逆變器控制模塊提供的開關信號，并根據產生該開關信號的最大功率點跟蹤方法和逆變器控制方式，將直流電流轉換為交流電流，再將所述交流電流輸出到濾波器模塊；所述濾波器模塊用于濾除交流電流中所含的諧波并將濾除諧波后的交流電流送入電網。當最大功率點跟蹤控制模塊選擇的最大功率點跟蹤方法為恒電壓法時，所述最大功率點參考電壓計算參數為標準狀況下光伏陣列開路電壓Uoc和設定系數kl ；當最大功率點跟蹤控制模塊選擇的最大功率點跟蹤方法為擾動觀察法時，所述最大功率點參考電壓計算參數為直流側電容電壓Eda和光伏陣列輸出電流Id ；當最大功率點跟蹤控制模塊選擇的最大功率點跟蹤方法為電導增量法時，所述最大功率點參考電壓計算參數為直流側電容電壓Eda和光伏陣列輸出電流Id ；當最大功率點跟蹤控制模塊選擇的最大功率點跟蹤方法為基于滯環比較法時，所述最大功率點參考電壓計算參數為直流側電容電壓Eda、光伏陣列輸出電流Id、非標況下光伏電池開路電壓Uoc2、非標況下光伏電池短路電流Isc2、第一中間系數Cl和第二中間系數C2。當最大功率點跟蹤控制模塊選擇的最大功率點跟蹤方法為恒電壓法、擾動觀察法或者電導增量法時，所述光伏陣列模塊的輸出端置空；當最大功率點跟蹤控制模塊選擇的最大功率點跟蹤方法為基于滯環比較法時，所述光伏陣列模塊的輸出端將非標況下光伏電池開路電壓Uoc2、非標況下光伏電池短路電流Isc2、第一中間系數Cl和第二中間系數C2送入最大功率點跟蹤控制模塊的輸入端。當逆變器控制模塊選擇的逆變器控制方式為滯環電流控制方式時，所述開關信號產生參數為三相電網電壓Eau、Ebu、Ecu，三相電網電流la、lb、Ic和直流側電容電壓Eda ；當逆變器控制模塊選擇的逆變器控制方式為同步PI電流控制方式時，所述開關信號產生參數為三相電網電壓Eau、Ebu、Ecu，三相電網電流的反向電流Iga、Igb、Igc，直流側電容電壓Eda ；當逆變器控制模塊選擇的逆變器控制方式為有功無功功率控制方式時，所述開關信號產生參數為三相電網電壓Eau、Ebu、Ecu，三相電網電流的反向電流Iga、Igb、Igc，直流側電容電壓Eda，光伏系統輸出有功功率Ppv、輸出有功功率Qpv以及三相并網電壓有效值U—net ο所述濾波器模塊采用LCL濾波器或者L濾波器?；谀K化的兆瓦級光伏發電仿真系統的仿真方法，其特征是所述方法包括步驟1:將光伏陣列模塊、逆變器模塊和濾波器模塊的輸入輸出端順序連接；步驟2 :最大功率點跟蹤控制模塊選擇最大功率點跟蹤方法，并根據選擇的最大功率點跟蹤方法輸入最大功率點參考電壓計算參數；步驟3 :最大功率點跟蹤控制模塊根據最大功率點參考電壓計算參數計算得到的最大功率點參考電壓，并將所述最大功率點參考電壓施加到逆變器控制模塊；步驟4 :逆變器控制模塊選擇逆變器控制方式，并根據選擇的逆變器控制方式確定開關信號產生參數；步驟5 :逆變器控制模塊根據開關信號產生參數和最大功率點參考電壓產生開關信號，并將產生的開關信號施加到逆變器模塊；步驟6 :逆變器模塊根據產生該開關信號的最大功率點跟蹤方法和逆變器控制方式，將直流電流轉換為交流電流，再將所述交流電流輸出到濾波器模塊；步驟7 :濾波器模塊濾除交流電流中所含的諧波并將濾除諧波后的交流電流送入電網。所述步驟2具體是當最大功率點跟蹤控制模塊選擇的最大功率點跟蹤方法為恒電壓法時，輸入的最大功率點參考電壓計算參數為標準狀況下光伏陣列開路電壓Uoc和設定系數kl ；當最大功率點跟蹤控制模塊選擇的最大功率點跟蹤方法為擾動觀察法時，輸入的最大功率點參考電壓計算參數為直流側電容電壓Eda和光伏陣列輸出電流Id ；當最大功率點跟蹤控制模塊選擇的最大功率點跟蹤方法為電導增量法時，輸入的最大功率點參考電壓計算參數為直流側電容電壓Eda和光伏陣列輸出電流Id ；當最大功率點跟蹤控制模塊選擇的最大功率點跟蹤方法為基于滯環比較法時，輸入的最大功率點參考電壓計算參數為直流側電容電壓Eda、光伏陣列輸出電流Id、非標況下光伏電池開路電壓Uoc2、非標況下光伏電池短路電流Isc2、第一中間系數Cl和第二中間系數C2。當最大功率點跟蹤控制模塊選擇的最大功率點跟蹤方法為基于滯環比較法時，光伏陣列模塊的輸出端將非標況下光伏電池開路電壓Uoc2、非標況下光伏電池短路電流Isc2、第一中間系數Cl和第二中間系數C2通過光伏陣列模塊的輸出端獲取。所述步驟4具體是當逆變器控制模塊選擇的逆變器控制方式為滯環電流控制方式時，確定的開關信號產生參數為三相電網電壓Eau、Ebu、Ecu，三相電網電流la、lb、Ic和直本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于模塊化的兆瓦級光伏發電仿真系統，其特征是所述系統包括最大功率點跟蹤控制模塊、逆變器控制模塊、光伏陣列模塊、逆變器模塊和濾波器模塊；所述最大功率點跟蹤控制模塊包括輸入端和輸出端；輸入端用于輸入最大功率點參考電壓計算參數，所述最大功率點參考電壓計算參數根據最大功率點跟蹤控制模塊選擇的最大功率點跟蹤方法確定；輸出端用于將根據最大功率點參考電壓計算參數計算得到的最大功率點參考電壓施加到逆變器控制模塊；所述逆變器控制模塊包括輸入端和輸出端；輸入端用于輸入開關信號產生參數，所述開關信號產生參數根據逆變器控制模塊選擇的逆變器控制方式確定；輸出端用于將根據開關信號產生參數和最大功率點參考電壓產生的開關信號施加到逆變器模塊；所述光伏陣列模塊包括輸入端、電流流入端子、電流流出端子和輸出端；其中，輸入端用于輸入光伏陣列參數，包括輻照度S、光伏電池組件溫度T、單電池的短路電流Isc、單電池的開路電壓Uoc、單電池的峰值電流Im、單電池的峰值電壓Um、光伏陣列串聯電池數Ns和光伏陣列并聯電池數Nc；輸出端用于輸出根據光伏陣列參數計算得到的光伏陣列中間變量，包括非標況下光伏電池開路電壓Uoc2、非標況下光伏電池短路電流Isc2、第一中間系數C1和第二中間系數C2；電流流入端子和電流流出端子用于輸出光伏陣列模塊產生的直流電流；逆變器模塊用于輸入光伏陣列模塊產生的直流電流以及接收由逆變器控制模塊提供的開關信號，并根據產生該開關信號的最大功率點跟蹤方法和逆變器控制方式，將直流電流轉換為交流電流，再將所述交流電流輸出到濾波器模塊；所述濾波器模塊用于濾除交流電流中所含的諧波并將濾除諧波后的交流電流送入電網。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐永海，王碩，陶順，孔祥雨，曾雅文，劉琳，
申請(專利權)人：華北電力大學，
類型：發明
國別省市：