基于模块化的兆瓦级光伏发电仿真系统及其应用技术方案

本发明专利技术公开了光伏发电系统设计技术领域中的一种基于模块化的兆瓦级光伏发电仿真系统。所述系统包括最大功率点跟踪控制模块、逆变器控制模块、光伏阵列模块、逆变器模块和滤波器模块；仿真方法包括：最大功率点跟踪控制模块选择最大功率点跟踪方法，得到最大功率点参考电压；逆变器控制模块选择逆变器控制方式，并根据开关信号产生参数和最大功率点参考电压产生开关信号，并将产生的开关信号施加到逆变器模块；逆变器模块根据产生该开关信号的最大功率点跟踪方法和逆变器控制方式，将直流电流转换为交流电流。本发明专利技术可解决待建或者已建光伏电站可能引起的电网电能质量问题的建模。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光伏发电系统设计
，尤其涉及一种基于模块化的兆瓦级光伏发电仿真系统。
技术介绍
近年来，随着传统燃料能源的减少，以及国家对节能减排的要求，促使人们加快了对清洁可再生能源的开发。太阳能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到国家的重视。在我国政府对新能源产业的大力推动下，光伏产业得到迅猛发展。光伏电站越来越多，如何合理有效的利用太阳能，并使其对电网产生的不利影响尽可能小，决定着光伏产业的发展前景。一个地区如果要引入光伏电站项目，就必须考虑电站能否并网，如何并网，并网后能否满发，以及并网后对系统电能质量的影响等。在实际工程建设时，需要根据实际情况搭建光伏电站仿真模型，对光伏电站的运行特性，电能质量状况以及接入系统的特性等方面的问题进行研究和分析。为满足实际工程多方面的需求，需要建立一个包含面广、实用性强的仿真模型库，以方便灵活地根据需要搭建模型，进行实际工程问题的分析。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供提供一种基于模块化的兆瓦级光伏发电仿真系统，用于实现对光伏电站的运行特性，电能质量状况以及接入系统的特性等方面的问题进行研究和分析。为了实现上述目的，本专利技术提出的技术方案是，一种基于模块化的兆瓦级光伏发电仿真系统，其特征是所述系统包括最大功率点跟踪控制模块、逆变器控制模块、光伏阵列模块、逆变器模块和滤波器模块；所述最大功率点跟踪控制模块包括输入端和输出端；输入端用于输入最大功率点参考电压计算参数，所述最大功率点参考电压计算参数根据最大功率点跟踪控制模块选择的最大功率点跟踪方法确定；输出端用于将根据最大功率点参考电压计算参数计算得到的最大功率点参考电压施加到逆变器控制模块；所述逆变器控制模块包括输入端和输出端；输入端用于输入开关信号产生参数，所述开关信号产生参数根据逆变器控制模块选择的逆变器控制方式确定；输出端用于将根据开关信号产生参数和最大功率点参考电压产生的开关信号施加到逆变器模块；所述光伏阵列模块包括输入端、电流流入端子、电流流出端子和输出端；其中，输入端用于输入光伏阵列参数，包括辐照度S、光伏电池组件温度T、单电池的短路电流Isc、单电池的开路电压Uoc、单电池的峰值电流Im、单电池的峰值电压Um、光伏阵列串联电池数Ns和光伏阵列并联电池数Ne;输出端用于输出根据光伏阵列参数计算得到的光伏阵列中间变量，包括非标况下光伏电池开路电压Uoc2、非标况下光伏电池短路电流Isc2、第一中间系数Cl和第二中间系数C2 ;电流流入端子和电流流出端子用于输出光伏阵列模块产生的直流电流；逆变器模块用于输入光伏阵列模块产生的直流电流以及接收由逆变器控制模块提供的开关信号，并根据产生该开关信号的最大功率点跟踪方法和逆变器控制方式，将直流电流转换为交流电流，再将所述交流电流输出到滤波器模块；所述滤波器模块用于滤除交流电流中所含的谐波并将滤除谐波后的交流电流送入电网。当最大功率点跟踪控制模块选择的最大功率点跟踪方法为恒电压法时，所述最大功率点参考电压计算参数为标准状况下光伏阵列开路电压Uoc和设定系数kl ；当最大功率点跟踪控制模块选择的最大功率点跟踪方法为扰动观察法时，所述最大功率点参考电压计算参数为直流侧电容电压Eda和光伏阵列输出电流Id ；当最大功率点跟踪控制模块选择的最大功率点跟踪方法为电导增量法时，所述最大功率点参考电压计算参数为直流侧电容电压Eda和光伏阵列输出电流Id ；当最大功率点跟踪控制模块选择的最大功率点跟踪方法为基于滞环比较法时，所述最大功率点参考电压计算参数为直流侧电容电压Eda、光伏阵列输出电流Id、非标况下光伏电池开路电压Uoc2、非标况下光伏电池短路电流Isc2、第一中间系数Cl和第二中间系数C2。当最大功率点跟踪控制模块选择的最大功率点跟踪方法为恒电压法、扰动观察法或者电导增量法时，所述光伏阵列模块的输出端置空；当最大功率点跟踪控制模块选择的最大功率点跟踪方法为基于滞环比较法时，所述光伏阵列模块的输出端将非标况下光伏电池开路电压Uoc2、非标况下光伏电池短路电流Isc2、第一中间系数Cl和第二中间系数C2送入最大功率点跟踪控制模块的输入端。当逆变器控制模块选择的逆变器控制方式为滞环电流控制方式时，所述开关信号产生参数为三相电网电压Eau、Ebu、Ecu，三相电网电流la、lb、Ic和直流侧电容电压Eda ；当逆变器控制模块选择的逆变器控制方式为同步PI电流控制方式时，所述开关信号产生参数为三相电网电压Eau、Ebu、Ecu，三相电网电流的反向电流Iga、Igb、Igc，直流侧电容电压Eda ；当逆变器控制模块选择的逆变器控制方式为有功无功功率控制方式时，所述开关信号产生参数为三相电网电压Eau、Ebu、Ecu，三相电网电流的反向电流Iga、Igb、Igc，直流侧电容电压Eda，光伏系统输出有功功率Ppv、输出有功功率Qpv以及三相并网电压有效值U—net ο所述滤波器模块采用LCL滤波器或者L滤波器。基于模块化的兆瓦级光伏发电仿真系统的仿真方法，其特征是所述方法包括步骤1:将光伏阵列模块、逆变器模块和滤波器模块的输入输出端顺序连接；步骤2 :最大功率点跟踪控制模块选择最大功率点跟踪方法，并根据选择的最大功率点跟踪方法输入最大功率点参考电压计算参数；步骤3 :最大功率点跟踪控制模块根据最大功率点参考电压计算参数计算得到的最大功率点参考电压，并将所述最大功率点参考电压施加到逆变器控制模块；步骤4 :逆变器控制模块选择逆变器控制方式，并根据选择的逆变器控制方式确定开关信号产生参数；步骤5 :逆变器控制模块根据开关信号产生参数和最大功率点参考电压产生开关信号，并将产生的开关信号施加到逆变器模块；步骤6 :逆变器模块根据产生该开关信号的最大功率点跟踪方法和逆变器控制方式，将直流电流转换为交流电流，再将所述交流电流输出到滤波器模块；步骤7 :滤波器模块滤除交流电流中所含的谐波并将滤除谐波后的交流电流送入电网。所述步骤2具体是当最大功率点跟踪控制模块选择的最大功率点跟踪方法为恒电压法时，输入的最大功率点参考电压计算参数为标准状况下光伏阵列开路电压Uoc和设定系数kl ；当最大功率点跟踪控制模块选择的最大功率点跟踪方法为扰动观察法时，输入的最大功率点参考电压计算参数为直流侧电容电压Eda和光伏阵列输出电流Id ；当最大功率点跟踪控制模块选择的最大功率点跟踪方法为电导增量法时，输入的最大功率点参考电压计算参数为直流侧电容电压Eda和光伏阵列输出电流Id ；当最大功率点跟踪控制模块选择的最大功率点跟踪方法为基于滞环比较法时，输入的最大功率点参考电压计算参数为直流侧电容电压Eda、光伏阵列输出电流Id、非标况下光伏电池开路电压Uoc2、非标况下光伏电池短路电流Isc2、第一中间系数Cl和第二中间系数C2。当最大功率点跟踪控制模块选择的最大功率点跟踪方法为基于滞环比较法时，光伏阵列模块的输出端将非标况下光伏电池开路电压Uoc2、非标况下光伏电池短路电流Isc2、第一中间系数Cl和第二中间系数C2通过光伏阵列模块的输出端获取。所述步骤4具体是当逆变器控制模块选择的逆变器控制方式为滞环电流控制方式时，确定的开关信号产生参数为三相电网电压Eau、Ebu、Ecu，三相电网电流la、lb、Ic和直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于模块化的兆瓦级光伏发电仿真系统，其特征是所述系统包括最大功率点跟踪控制模块、逆变器控制模块、光伏阵列模块、逆变器模块和滤波器模块；所述最大功率点跟踪控制模块包括输入端和输出端；输入端用于输入最大功率点参考电压计算参数，所述最大功率点参考电压计算参数根据最大功率点跟踪控制模块选择的最大功率点跟踪方法确定；输出端用于将根据最大功率点参考电压计算参数计算得到的最大功率点参考电压施加到逆变器控制模块；所述逆变器控制模块包括输入端和输出端；输入端用于输入开关信号产生参数，所述开关信号产生参数根据逆变器控制模块选择的逆变器控制方式确定；输出端用于将根据开关信号产生参数和最大功率点参考电压产生的开关信号施加到逆变器模块；所述光伏阵列模块包括输入端、电流流入端子、电流流出端子和输出端；其中，输入端用于输入光伏阵列参数，包括辐照度S、光伏电池组件温度T、单电池的短路电流Isc、单电池的开路电压Uoc、单电池的峰值电流Im、单电池的峰值电压Um、光伏阵列串联电池数Ns和光伏阵列并联电池数Nc；输出端用于输出根据光伏阵列参数计算得到的光伏阵列中间变量，包括非标况下光伏电池开路电压Uoc2、非标况下光伏电池短路电流Isc2、第一中间系数C1和第二中间系数C2；电流流入端子和电流流出端子用于输出光伏阵列模块产生的直流电流；逆变器模块用于输入光伏阵列模块产生的直流电流以及接收由逆变器控制模块提供的开关信号，并根据产生该开关信号的最大功率点跟踪方法和逆变器控制方式，将直流电流转换为交流电流，再将所述交流电流输出到滤波器模块；所述滤波器模块用于滤除交流电流中所含的谐波并将滤除谐波后的交流电流送入电网。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐永海，王硕，陶顺，孔祥雨，曾雅文，刘琳，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：