含光伏电源和蓄电池的微电网并网控制仿真模型

1.简介

本仿真模型基于MWORKS.Sysplorer 2024b平台，构建了一个含光伏电源和蓄电池的微电网并网控制系统。系统设计旨在研究工业园区场景下，光伏电源与储能电池并网运行的控制策略和动态响应特性。光伏电源通过Boost DC/DC变换器接入直流母线，利用电导增量法实现最大功率点追踪（MPPT）；蓄电池通过双向DC/DC变换器接入直流母线，采用电压电流双闭环的下垂控制策略进行充放电调节。系统进一步通过逆变器实现与三相交流电网的交互，为工业园区提供稳定的交流负荷电能供应。

2.模型系统架构

本模型主要由分布式电源、直流母线、交流电网和工业负荷，模型系统结构如图1所示。

图1：含光伏电源和蓄电池的微电网并网控制模型结构

• 光伏发电系统：包含太阳能电池板、Boost DC/DC变换器、电导增量MPPT控制算法。
• 储能系统：包括蓄电池、双向DC/DC变换器、电压电流双闭环下垂控制策略。
• 直流母线：作为光伏电源和储能电池的连接平台，维持稳定的直流电压。
• 逆变器系统：采用三相逆变器结构，负责直流到交流的电能转换及并网控制。
• 交流负荷：模拟工业园区内多样化的三相交流用电负荷。
• 并网控制单元：协调逆变器与电网的运行，维持电网稳定性和功率平衡。

3.工作机理

1）光伏发电系统：

• 太阳能电池板将光能转化为直流电。
• Boost DC/DC变换器通过MPPT算法实时调整输入电压，使光伏阵列运行在最大功率点。
• 双环控制器（电压环与电流环）调制PWM信号，精确控制变换器开关动作，维持输出电压稳定。
  
  图2：光伏发电系统架构

2）储能系统：

• 双向DC/DC变换器支持蓄电池的充放电转换。
• 电压电流双闭环控制器实时调节蓄电池充放电电流，确保直流母线电压恒定。
• 下垂控制策略根据负荷需求和电网状态，动态调整蓄电池功率输出。
  
  图3：储能系统架构和控制机理

3）并网系统：

• 逆变器采用SPWM（正弦脉宽调制）技术，将直流电转换为交流电。
• 并网控制单元利用电压电流反馈调节，保证并网功率因数接近1，维持电网的稳定性。

4.模型参数

5.模型接口

6.模型使用说明

1）启动MWORKS.Sysplorer 2024b，加载仿真模型文件。
2）设置系统参数，如光伏额定功率、光照强度、光伏表面温度、蓄电池容量及交流负荷功率等。
3）运行仿真，观察系统在设定太阳辐照及温度条件和工业负荷情况下的动态响应。
4）可利用仿真-曲线窗口，分析光伏电源功率输出、蓄电池充放电行为及并网功率变化。

7.结果说明

并网控制单元通过逆变器实现高效的直交变换，输出交流电质量高，满足工业负载需求。

图4：光伏电源输出功率与电压曲线

图5：光伏电源输出电流与电压曲线

版本说明

V0.0.1，2025-01-16 20:53

• 初始版本

使用许可

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