光伏并网发电系统发展趋势研究
摘要
控制系统仿真技术是一项综合性技术，目前广泛地应用于企业生产及人们的日常
生活中，极大地提高了企业的生产效率及人们的生活质量。为了实现与电网连接无误，
必须保证逆变器的电压、相位、频率和电网保持一致。本文主要介绍控制系统仿真技术
在光伏并网发电中的应用。
新型太阳能光伏发电存在一些随机性较大的周期问题，电压、频率等发电参数周期
变化多，不能很方便的将其并入智能电网。为了能够让这些分散的光伏能源系统能够完全
并入我国现有光伏电网并提供千家万户用电使用，并网发电逆变器的技术也应运而生。本
文逆变器并网控制采用双闭环控制系统，即电流内环和电压外环相结合的控制方式。最
后用Matlab进行仿真分析，在电网频率或相位突变的情况下，所设计逆变器均可以快速
跟踪相位，结果表明其可以更好地适应电网的转换，符合设计要求。并针对MPPT模块
进行仿真，结果验证了所设计的控制方法能踮按照并网标）隹要求很好地实现并网控制与
MPPT控制。
关键词：光伏电源模型；逆变器；控制系统；主电路；仿真
目录
1绪论3
1.1研究意义及背景3
1.2国内外研究现状3
1.3本文主要研究内容3
2控制系统原理与设计5
2.1逆变结构分类及并网形式5
2.1.1单级式并网逆变器拓扑5
2.1.2双级式并网逆变器拓扑错误!未定义书签。
2.1.3并网形式6
2.2单相并网逆变器结构及原理7
3控制系统在光伏并网工程中的应用8
3.1光伏电池的结构和数学模型8
3.2DC-DC变换器的结构和原理9
3.2.1典型DC-DC变换器的结构和原理9
3.2.2典型DC-DC变换器的对比分析错误!未定义书签。
4优化仿真在光伏并网工程中的应用10
4.1并网逆变器结构及原理11
4.1.1逆变方式11
4.1.2主电路的滤波电路12
4.2并网逆变器控制方式13
4.2.1并网逆变器控制模式的选取13
4.2.2输出电流控制方式的比较13
4.2.3双闭环控制系统设计14
5仿真验证与分析18
5.1并网系统的模型仿真分析18
5.2不同光照、温度下光伏电源的仿真研究22
6结论与展望26
6.1总结错误!未定义书签。
6.2未来展望错误!未定义书签。
参考文献27
1绪论
1.1研究意义及背景
在工业部门，计算机辅助设计和辅助制造更是发挥了巨大的作用，在控制系
统的分析和设计过程中，计算机辅助设计是强有力的工具⑴。计算机仿真则是系统
设计、分析各个阶段不可缺少的手段。
在工业革命中，新的现代能源利用形式飞速地将现代人类社会科技经济文明进
步推向新的的高度。特别是智能电力的广泛应用，改变了当今人类对未来的宏观认
知。但从工业革命以来，煤炭、石油、天然气等各种不可燃的再生能源仍然消耗巨
大，能源危机发展形势越来越严峻，其次，化石燃料能源的大量使用对自然环境影响
会直接产生巨大的环境污染，如:温室效应、雾霾等（王立恒，刘思齐，2023）⑵。
如何有效使用利用能源已经成为迫在眉睫的大问题。可以看出的是通过控制系统
仿真技术可以很好的解决该问题。
为此，科学家发明和推出了各种新型的能源，如:水能、风能、核能、太阳能等
等。其中，风能和新型太阳能虽然是世界公认的最为清洁的再生能源,但也是综合利
用最为困难的。通过控制系统仿真技术将这些再生能源有效率地利用整合起来也
已成为了新兴的研究热点。
1.2国内外研究现状
国内外学者对光伏并网系统进行了大量研究。如文献⑵阐述了如今光伏并网的现
状，分析了光伏大规模接入后给电网带来的隐患并提出了相关的技术方案。文献［3］针对
光伏产生谐波的问题进行了研究，从这些征兆可以预见到提出了根据系统及负载的相关
参数来确定谐波的阻抗，然后根据并网点测得的谐波数据来评估谐波的发射水平（张嘉
诚，陈启超，2021）。文献