基于Rt-LAB的分布式光伏運(yùn)行與控制半實(shí)物模擬研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生活水平的不斷提高，人們對(duì)化石燃料的消耗日益增加，這給地球環(huán)境帶來(lái)了巨大壓力，引發(fā)了資源短缺、溫室效應(yīng)、環(huán)境污染等嚴(yán)重問(wèn)題。因此，充分開(kāi)發(fā)利用可再生能源具有十分重要的意義。太陽(yáng)能具有環(huán)保、可再生、儲(chǔ)量豐富等優(yōu)點(diǎn)，因此被越來(lái)越廣泛的關(guān)注，其主要利用方式為光伏并網(wǎng)發(fā)電。
　　太陽(yáng)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(qiáng)度和環(huán)境溫度等，考慮外界環(huán)境因素充分開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能資源是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，光伏電

2、池并網(wǎng)前需經(jīng)過(guò)DC/DC整流變換及DC/AC逆變變換，本文采用Boost升壓電路實(shí)現(xiàn)光伏電池的DC/DC變換及光伏電池的最大功率點(diǎn)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(shí)現(xiàn)光伏并網(wǎng)。
　　光伏并網(wǎng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法包括數(shù)字仿真及物理模擬。數(shù)字模擬操作相對(duì)簡(jiǎn)單且實(shí)驗(yàn)參數(shù)可變，然而其結(jié)果的準(zhǔn)確性不及動(dòng)態(tài)模擬，很多實(shí)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(xiàn)象的物理過(guò)

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(shù)的調(diào)節(jié)范圍有限。物理模擬及數(shù)字仿真具備不同的實(shí)驗(yàn)特征，因此其適用范圍也不同，兩種實(shí)驗(yàn)方法相互配合才是最好的試驗(yàn)驗(yàn)證方案。因此，本文同時(shí)結(jié)合數(shù)字仿真和物理模擬，采用RT-LAB半實(shí)物實(shí)時(shí)仿真軟件進(jìn)行分布式光伏運(yùn)行與控制模擬研究。
　　首先，本文從研究現(xiàn)狀著手，分析了數(shù)字仿真及物理模擬的發(fā)展過(guò)程及兩者的優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)出同時(shí)結(jié)合數(shù)字仿真及物理模擬是更好的解決方案，并

4、簡(jiǎn)要介紹了本文的主要研究?jī)?nèi)容。
　　然后，本文根據(jù)光伏電池發(fā)電原理等效數(shù)學(xué)表達(dá)式，在MATLAB/siumlink環(huán)境中建立了光伏仿真模型，并針對(duì)不同光照強(qiáng)度、環(huán)境溫度開(kāi)展光伏電池輸出特性仿真模擬和數(shù)據(jù)分析;總結(jié)了現(xiàn)有最大功率點(diǎn)跟蹤策略，在MATLAB/siumlink環(huán)境搭建了MPPT模型，開(kāi)展相同仿真步長(zhǎng)下不同MPPT控制算法的仿真對(duì)比分析，對(duì)不同控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)不同仿真步長(zhǎng)下的仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析;對(duì)現(xiàn)有典型

5、光伏并網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制策略進(jìn)行了分析，因電壓電流雙閉環(huán)控制策略具有簡(jiǎn)明、可靠、實(shí)用的特點(diǎn)，本文采用該控制策略進(jìn)行半實(shí)物仿真驗(yàn)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(shí)物仿真的準(zhǔn)確性。
　　其次，本文開(kāi)展了自適應(yīng)多種控制算法檢測(cè)的半實(shí)物仿真平臺(tái)接口設(shè)計(jì)，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(diǎn)及控制程序設(shè)計(jì)方案。
　　最后，本文開(kāi)展了基于RT-LAB的半實(shí)物仿真平臺(tái)構(gòu)建及試驗(yàn)驗(yàn)證，首先對(duì)RT-LAB實(shí)時(shí)仿真器進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，在此基礎(chǔ)上研究光伏模擬系統(tǒng)在RT-LAB中的實(shí)時(shí)仿真流程，詳細(xì)介紹了Matlab離線仿真模型到RT-LAB實(shí)時(shí)仿真模型的實(shí)時(shí)化過(guò)程。接著從MPPT控制實(shí)物化角度研究不同MPPT算法，并采用一種改進(jìn)的MPPT算法進(jìn)行硬件控制器設(shè)計(jì)，結(jié)合RT-LAB實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)建立數(shù)字主電路，