基于Rt-LAB的分布式光伏運行與控制半實物模擬研究.pdf

1、隨著經濟的快速發(fā)展，生活水平的不斷提高，人們對化石燃料的消耗日益增加，這給地球環(huán)境帶來了巨大壓力，引發(fā)了資源短缺、溫室效應、環(huán)境污染等嚴重問題。因此，充分開發(fā)利用可再生能源具有十分重要的意義。太陽能具有環(huán)保、可再生、儲量豐富等優(yōu)點，因此被越來越廣泛的關注，其主要利用方式為光伏并網發(fā)電。
　　太陽能屬于間歇性能源，光伏發(fā)電系統(tǒng)受多種外界條件影響，包括光照強度和環(huán)境溫度等，考慮外界環(huán)境因素充分開發(fā)利用太陽能資源是當前的研究熱點，光伏電

2、池并網前需經過DC/DC整流變換及DC/AC逆變變換，本文采用Boost升壓電路實現光伏電池的DC/DC變換及光伏電池的最大功率點跟蹤(MPPT)控制，采用全橋逆變電路，并選擇電壓電流雙閉環(huán)控制策略完成光伏電池的DC/AC逆變變換，實現光伏并網。
　　光伏并網的實驗驗證方法包括數字仿真及物理模擬。數字模擬操作相對簡單且實驗參數可變，然而其結果的準確性不及動態(tài)模擬，很多實際物理情況也不能模擬。物理模擬可以直接觀察不同物理現象的物理過

3、程，以得到直觀明確的物理概念，然而待研究系統(tǒng)的物理規(guī)模不能太大，且裝置參數的調節(jié)范圍有限。物理模擬及數字仿真具備不同的實驗特征，因此其適用范圍也不同，兩種實驗方法相互配合才是最好的試驗驗證方案。因此，本文同時結合數字仿真和物理模擬，采用RT-LAB半實物實時仿真軟件進行分布式光伏運行與控制模擬研究。
　　首先，本文從研究現狀著手，分析了數字仿真及物理模擬的發(fā)展過程及兩者的優(yōu)缺點，總結出同時結合數字仿真及物理模擬是更好的解決方案，并

4、簡要介紹了本文的主要研究內容。
　　然后，本文根據光伏電池發(fā)電原理等效數學表達式，在MATLAB/siumlink環(huán)境中建立了光伏仿真模型，并針對不同光照強度、環(huán)境溫度開展光伏電池輸出特性仿真模擬和數據分析;總結了現有最大功率點跟蹤策略，在MATLAB/siumlink環(huán)境搭建了MPPT模型，開展相同仿真步長下不同MPPT控制算法的仿真對比分析，對不同控制策略的優(yōu)缺點進行了總結，并對不同仿真步長下的仿真結果進行對比分析;對現有典型

5、光伏并網拓撲結構及控制策略進行了分析，因電壓電流雙閉環(huán)控制策略具有簡明、可靠、實用的特點，本文采用該控制策略進行半實物仿真驗證，考慮到硬件誤差，本文采用增量式PID控制替代傳統(tǒng)的位置式PID控制，以提高半實物仿真的準確性。
　　其次，本文開展了自適應多種控制算法檢測的半實物仿真平臺接口設計，主要分析MPPT控制算法及雙閉環(huán)控制算法硬件模擬所采用的控制電路，本文采用以Freescale公司的MC56F8257芯片為核心器件的控制電路

6、，并介紹了該控制電路的特點及控制程序設計方案。
　　最后，本文開展了基于RT-LAB的半實物仿真平臺構建及試驗驗證，首先對RT-LAB實時仿真器進行了簡要介紹，在此基礎上研究光伏模擬系統(tǒng)在RT-LAB中的實時仿真流程，詳細介紹了Matlab離線仿真模型到RT-LAB實時仿真模型的實時化過程。接著從MPPT控制實物化角度研究不同MPPT算法，并采用一種改進的MPPT算法進行硬件控制器設計，結合RT-LAB實時仿真平臺建立數字主電路，