PAGEPAGE10直流微電網(wǎng)的建模和仿真目錄引言 3目的 3文檔格式 3術(shù)語(yǔ) 3參考文獻(xiàn) 3系統(tǒng)概述 4直流微網(wǎng)的能量管理方法 4系統(tǒng)建模 5PV電池 5PV電池DCDC變換器建模 8蓄電池雙向DCDC1變換器建模 9逆變器建模 負(fù)載建模 12蓄電池建模 13仿真驗(yàn)證 136結(jié)論 18引言目的電網(wǎng)系統(tǒng)的功能可行性。文檔格式本文檔按以下要求和約定進(jìn)行書寫：頁(yè)面的左邊距為2.5cm，右邊距為2.0cm20粗。正文字體為宋體小四號(hào)，無(wú)特殊情況下，字體顏色均采用黑色。依次為（1、1、a)等，特殊情況另作規(guī)定。術(shù)語(yǔ)參考文獻(xiàn)系統(tǒng)概述直流母線直流母線組件防雷/EMIDCDCDC/AC三相互聯(lián)電纜1三相負(fù)荷蓄電池雙向DCDC1直流負(fù)荷超級(jí)電容雙向DCDC2單相負(fù)荷1柴油發(fā)電機(jī)DCDCDC/AC單相單相負(fù)荷2采樣模塊控制模塊采樣模塊集中控制中心通訊端口其他控制器和通訊光伏型智能控制器圖1直流微網(wǎng)的系統(tǒng)框圖圖1為直流微網(wǎng)的系統(tǒng)框圖，仿真系統(tǒng)包括以下幾個(gè)部分：PV組件的特性模型蓄電池的模型PVDCDC拓?fù)淠Ｐ秃涂刂颇Ｐ虳CDC1的拓?fù)淠Ｐ秃涂刂颇Ｐ湍孀兤靼ǎ簡(jiǎn)蜗嗄孀兤骱腿嗄孀兤鞯耐負(fù)淠Ｐ秃涂刂颇Ｐ徒涣髫?fù)載模型直流負(fù)載模型超級(jí)電容模型（暫缺）DCDC2的拓?fù)淠Ｐ秃涂刂颇Ｐ停〞喝保┎裼蜋C(jī)模型（暫缺）2與光伏智能控制器的協(xié)調(diào)控制模型（暫缺）直流微網(wǎng)的能量管理方法分布電源的控制方法。PV電池輸出功率＞蓄電池+負(fù)載功率。DCDCMPPT，降功率運(yùn)行。PV電池輸出功率DCDCMPPT，最大功率DCDC1(在做系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)保證正常天氣情況下，PV電池的輸出功率和蓄電池放電功率之和大于最大的負(fù)載需求功率。這樣保證功率供應(yīng)的穩(wěn)定和可靠)PV電池發(fā)電不足時(shí)使用。綜合控制。610V~620V600V610V~620V600V左右是三相逆變器輸出三相交流電所易定的太高，這樣影響逆變器的工作效率，壽命和可靠性。母線電壓范圍1直流微網(wǎng)系統(tǒng)工作狀態(tài)各分部電源的工作狀態(tài)Ubus≥620VDCDCDCDC輸BUS。蓄電池雙DCDC1滿功率充電。600V≤Ubus＜620VDCDCMPPTUbus610V。Ubus＜600V切掉不重要的負(fù)荷使得BUS電源恢復(fù)到600V以上，或者啟用后備電源。系統(tǒng)建模PV電池物理模型光伏電池是通過(guò)其中的半導(dǎo)體PN伏電池是半導(dǎo)體器件，其伏安特性存在強(qiáng)非線性。圖2為PV型。2PV電池的等效電路I=I ?I {exp[q(V+RsI)]?1}?V+RsI

(1)ph o

nKT

Rsh式中IphIoqnK為玻爾曼常數(shù)1.38e-23J/KRsRsh聯(lián)電阻。使其適用工程應(yīng)用中。I=Isc

?CI1sc

[exp

VC2Voc

)?1] (2)C =(1?I1

/I sc

/CV2oc

) (3)C =(Vm2 Voc

?1)?Im

(4)?R=RRB

?1 (5)?T=T?TB

(6)Voc_new

=V ?c?T)(1+b?R) (7)ocI =I R+a?T) (8)sc_new scRBI =I R+a?T) (9)m_new mRBVm_new

=V?+b?R) (10)mb=?0.1949+7.056×10?4R (11)式中Im為最大功率點(diǎn)電流；Vm為最大功率點(diǎn)電壓；Voc為開(kāi)路電壓；Isc為短路電流；為根據(jù)溫度和光照強(qiáng)度變化更新過(guò)的值；a=0.0025/℃;c=0.00288/℃；Simulink搭建模型圖3為根據(jù)工程應(yīng)用的數(shù)學(xué)模型搭建的光伏電池板模型3PV電池的Simulink模型下面通過(guò)仿真驗(yàn)證模型的正確性，仿真參數(shù)如表3所示，圖4為電池板的參數(shù)光照強(qiáng)度參數(shù)光照強(qiáng)度環(huán)境溫度仿真參數(shù)表3描述1kw/㎡25℃PV開(kāi)路電壓和短路電流 400V，25APV最大功率點(diǎn)電壓和電流320V，20A圖4PV電池的伏安特性曲線PVDCDC變換器建模PVDCDC輕載時(shí)，調(diào)節(jié)PVPV620V；重載時(shí)，做MPPT?？梢詫?shí)現(xiàn)這兩個(gè)功能的拓?fù)溆蠵V200V~1000V，這是因?yàn)楣夥孀兤髟谳?00VMPPTPV。工作的PV200V~600V。PVDCDCBOOST圖5BOOST拓?fù)浼翱刂圃?BOOSTBOOSTPV有剩余時(shí)，DCDCMPPT。StartStartUpdatePpv=Vpv*IpvYNPpv>Ppv_past?NVpv>Vpv_past?Vpv>Vpv_past?YIncreaseVpv_refNYDecreaseVpv_refIncreaseVpv_refDecreaseVpv_refVpv_past=VpvPpv_past=PpvReturn圖6擾動(dòng)法流程圖6PV直到最大功率點(diǎn)。擾動(dòng)法是目前產(chǎn)品里用的較多的一種MPPTSimulink圖7DCDC的Simulink控制模型DCDC1變換器建模DCDC1在PV在PVMPPT，電功率穩(wěn)定母線電壓；蓄電池管理，防止蓄電池的過(guò)充和過(guò)放；8DCDC1DCDCDCDC封鎖PWM圖8雙向DCDC1的拓?fù)浼翱刂芐imulink圖9雙向DCDC1控制的Simulink模型逆變器建模單相逆變器建模采用全橋拓?fù)?，如圖10所示。Q3Q5Ubus CinQ2Q4Q6圖10單相逆變器拓?fù)鋱D11單相逆變器Simulink控制模型單相逆變器控制采用輸出電壓外環(huán)，電感電流內(nèi)環(huán)的控制方法來(lái)穩(wěn)定輸出電壓。Simulink模型如圖11所示。三相逆變器Ubus12Ubus圖12三相逆變器模型Simulink13環(huán)，電感電流內(nèi)環(huán)圖13三相逆變器某一相Simulink控制模型負(fù)載建模圖14負(fù)載Simulink模型負(fù)載通過(guò)測(cè)量實(shí)際數(shù)據(jù)的電壓和電流波形來(lái)模擬，在Simulink里用可控電流源來(lái)模擬值。蓄電池建模采用Simulink自帶的鉛酸電池模型。仿真驗(yàn)證參數(shù)參數(shù)光照強(qiáng)度環(huán)境溫度4描述1kw/㎡25℃PV開(kāi)路電壓和短路電流PV最大功率點(diǎn)電壓和電流蓄電池欠壓保護(hù)和過(guò)壓保護(hù)值蓄電池最大充放電電流蓄電池其他參數(shù)見(jiàn)仿真模型400V，25A320V，20A90V，150V20A直流負(fù)載仿真當(dāng)直流電阻負(fù)載動(dòng)態(tài)變化時(shí)的仿真結(jié)果,負(fù)載變化情況如下表0s0s200Ω2s100Ω4s200/3Ω6s50Ω8s25Ω圖15PV電池DCDC輸出功率圖16母線電壓圖17蓄電池雙向DCDC電流0~2s之間負(fù)載較輕,200Ω電阻PVDCDC降功率運(yùn)行(0.3秒因?yàn)橄到y(tǒng)剛啟動(dòng)母線電容上沒(méi)有電,需要滿功率充電所以這個(gè)時(shí)候是做620V左右DCDC,是滿功率充電.2~4s之間100Ω電阻PVDCDCMPPT滿功率工作母610V左右DCDC扔在充電但是充電電流降低.4~6s之間200/3Ω電阻PVDCDCMPPT滿功率工作,610V左右DCDC扔在充電但是充電電流再降低.6~8s之間50Ω電阻PVDCDCMPPT滿功率工作母610V左右這個(gè)時(shí)候PV電池的功率不能維持母線電壓DCDC變?yōu)榉烹姞顟B(tài).8~10s之間40Ω電阻PVDCDCMPPT滿功率工作蓄電池雙向DCDC變?yōu)榉烹姞顟B(tài)滿功率放電母線電壓不能穩(wěn)在610V大概為585V通過(guò)以上仿真，系統(tǒng)運(yùn)行基本正常。單相交流實(shí)際負(fù)載仿真負(fù)載模型為空調(diào)制熱開(kāi)機(jī)模型，從仿真結(jié)果來(lái)看，系統(tǒng)工作正常：5.8s之前，PVDCDC蓄電池滿功率充電。5.8s6s之間的時(shí)候，負(fù)載有個(gè)較大的沖擊電流，這個(gè)時(shí)候，母線電壓610PV電池DCDC工作在MPPTDCDC也輸出功率來(lái)滿足負(fù)載；6sPV電池DCDC蓄電池又回復(fù)滿功率充電狀態(tài)。18PV電池DCDC輸出功率19母線電壓20蓄電池雙向DCDC電流21負(fù)載電壓圖22負(fù)載電流23負(fù)載電壓放大24負(fù)載電流放大三相交流電阻負(fù)載仿真由于尚無(wú)三相實(shí)際負(fù)載模型，每相加了20Ω的電阻作為三相負(fù)載。仿真波形如下，從下面波形看出三相逆變器正常工作，系統(tǒng)也工作正常。25PV電池DCDC輸出功率26母線電壓27蓄電池雙向DCDC電流28負(fù)載電壓29負(fù)載電壓放大三相交流電阻負(fù)載和單相實(shí)際負(fù)載仿真三相逆