光伏發(fā)電系統(tǒng)模型綜述.doc

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1、光伏發(fā)電系統(tǒng)模型綜述　　摘要：為了對含光伏電源的電力系統(tǒng)進行各種仿真研究，必須建立準確的光伏發(fā)電系統(tǒng)數(shù)學模型。全面綜述了包括光伏組件、逆變器及其控制系統(tǒng)的光伏系統(tǒng)數(shù)學模型，對整個光伏發(fā)電系統(tǒng)模型的研究現(xiàn)狀進行了論述，總結(jié)了利用各元件模型建立系統(tǒng)模型的方法以及孤島保護的研究現(xiàn)狀及其建模方法，并對光伏發(fā)電系統(tǒng)模型的研究前景進行了展望?！　￡P(guān)鍵詞：光伏陣列；逆變器控制；最大功率點追蹤；光伏發(fā)電系統(tǒng)；孤島保護；光伏系統(tǒng)模型　　0引言　　準確的元件模型是進行電力系統(tǒng)仿真分析的基礎(chǔ)。隨著光伏電源接入系統(tǒng)比例的不斷增加，光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響日益顯現(xiàn)。因此，研究光伏發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響日益迫切，建立能

2、夠準確反映并網(wǎng)光伏電源動態(tài)響應(yīng)的模型是開展相關(guān)研究的基礎(chǔ)?！　〔⒕W(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由光伏陣列、逆變器及其他并網(wǎng)環(huán)節(jié)組成，見圖1。光伏陣列由光伏電池串并聯(lián)組成，產(chǎn)生的電能通過逆變器和相應(yīng)的濾波器輸送到電網(wǎng)，在此過程中需要對逆變器和電能變換環(huán)節(jié)進行最大功率點追蹤控制(maximumpowerpointtracking，MPPT)和逆變控制。MPPT控制的作用是保證光伏陣列始終工作在輸出功率最大的狀態(tài)，而逆變控制的目的是保證逆變器輸出與電網(wǎng)電壓同相的電流并盡量減小諧波輸出。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)出現(xiàn)孤島狀態(tài)時，即出現(xiàn)脫離了電網(wǎng)但仍可以向周圍負載供電的狀態(tài)，電網(wǎng)需令孤島中的光伏發(fā)電系統(tǒng)退出運行，這就需要

3、能夠準確檢測孤島狀態(tài)的保護系統(tǒng)?！　”疚姆謩e對光伏陣列、MPPT控制、孤島保護、逆變器控制以及整個光伏發(fā)電系統(tǒng)的模型進行分析，并對光伏發(fā)電系統(tǒng)模型研究進行展望?！　?光伏陣列的建?！　?.1光伏電池U-I特性模型　　光伏電池的發(fā)電原理是光生伏打效應(yīng)，一個光伏電池具有類似于二極管PN結(jié)的結(jié)構(gòu)。當光照射在電池上，PN結(jié)兩端就會有電壓產(chǎn)生，單獨的光伏電池功率很小，所以光伏發(fā)電系統(tǒng)要將大量的光伏電池串并聯(lián)，以構(gòu)成光伏陣列。　　因此，在得到光伏電池的模型后，進行串并聯(lián)等效可得到光伏陣列的模型。光伏電池模型主要分為光伏電池基本U-I特性模型、簡化工程用模型及考慮雪崩效應(yīng)的模型等?；诠夥姵靥匦缘牡刃?/p>

4、電路如圖2所示。　　相應(yīng)的U-I特性為　　式中：二極管用來表示PN結(jié)特性；Rs和Rsh分別為等效串聯(lián)阻抗和并聯(lián)阻抗；T為電池溫度；q為電子電量；A為無量綱的任意曲線的擬合常數(shù)，1≤A≤2，當光伏電池輸出高電壓時A=1，當光伏電池輸出低電壓時A=2；k為波爾茲曼常數(shù)；Iph和Id分別為光生電流和流過二極管的反向飽和漏電流，Iph和Id是隨環(huán)境變化的量，需根據(jù)具體的光照強度和溫度確定[2,8]，其計算式分別為