簡易光伏并網(wǎng)系統(tǒng)仿真設(shè)計

1、)那尸/亨城市學(xué)院ZHEJIANGUNIVERSITYCITYCOLLEGE仿真設(shè)計報告課程名稱姓名學(xué)號專業(yè)班級學(xué)期指導(dǎo)教師)目錄題目3.1 .設(shè)計目的3.2 .設(shè)計內(nèi)容3.3 .相關(guān)知識3.4 .系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及原理4.5 .系統(tǒng)的軟件設(shè)計及原理5.6 .設(shè)計調(diào)試遇到的問題及解決方法8.7 .總結(jié)體會及展望9.8 .參考文獻(xiàn)9.附錄1原理圖10附錄2部分元件參數(shù)1.0附錄3組員分工錯誤！未定義書簽。)簡易光伏并網(wǎng)系統(tǒng)仿真1.設(shè)計目的(1)掌握Matlab或Psim仿真軟件;(2)掌握Boost升壓電路和SPWM逆變電路工作原理;(3)掌握逆變電路驅(qū)動(PWM波)原理以及仿真；(4)掌握Boos

2、t升壓電路反饋調(diào)節(jié)應(yīng)用；2 .設(shè)計內(nèi)容利用Matlab或Psim等仿真軟件，實現(xiàn)一個簡易光伏并網(wǎng)系統(tǒng)。要求將光伏電池板的直流電壓進(jìn)行升壓和逆變，得到220V/50Hz的交流電壓。掌握Matlab或Psim等電力電子仿真軟件的使用方法；掌握Boost升壓電路和SPWM逆變電路的工作原理。3 .相關(guān)知識(1) Matlab基礎(chǔ)使用方法；(2) MatlabSimulinkModel仿真軟件;(3) Boost升壓電路工作原理；(4) SPWM逆變電路工作原理；(5) 逆變電路驅(qū)動原理；(6) Boost升壓電路反饋調(diào)節(jié)原理；4 .系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及原理（1）光伏板結(jié)構(gòu)及原理太陽光照在半導(dǎo)體P-N結(jié)上，

3、形成新的空穴-電子對，在P-N結(jié)電場的作用下，空穴由N區(qū)流向P區(qū)，電子由P區(qū)流向N區(qū)，接通電路后就形成電流。太眼光色重鉆子Solar 51就流Eiacmc CutTtnc（2）MOSFET管結(jié)構(gòu)及原理截止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，基極電流為零，集電極電流和發(fā)射極電流都為零，三極管這時失去了電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的斷開狀態(tài)，我們稱三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。放大狀態(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并處于某一恰當(dāng)?shù)闹禃r，三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，這時基極電流對集電極電流起著控制作用，使三極管具有電流放大作用，具電流放大倍數(shù)B=AI

4、c/AIb,這時三極管處放大狀態(tài)。飽和導(dǎo)通狀態(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并當(dāng)基極電流增大到一定程度時，集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不怎么變化，這時三極管失去電流放大作用，集電極與發(fā)射極之間的電壓很小，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。三極管的這種狀態(tài)我們稱之為飽和導(dǎo)通狀態(tài)。金屬結(jié)構(gòu)示意圖502名乩m(xù) D 產(chǎn)ID電路符號5 .系統(tǒng)的軟件設(shè)計及原理（1）原理Boost升壓電路原理:在充電過程中，開關(guān)閉合（三極管導(dǎo)通），等效電路如圖1,開關(guān)處用導(dǎo)線代替此時輸入電壓流過電感。輸入直流電，電感電流以一定的比率線性增加，這個比 率跟電感大小有關(guān)。

5、電感電流增加，電感充能。Fizurf Boost (onverterChargt Ptorigiire Boost C 如茯Dhchiaf Ph 胱圖1圖2放電如圖2,當(dāng)開關(guān)斷開（三極管截止）時，由于電感的電流保持特性，流經(jīng)電感的電流無法瞬間變0o原來電路斷開，于是電感通過新電路放電，即電感給電容充電，電容兩端電壓升高。升壓過程是電感能量傳遞過程。當(dāng)電容量足夠大，輸出端就可以在放電過程中保持一個持續(xù)的電流。SPWM全橋逆變原理：沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在慣性環(huán)節(jié)輸入時，其輸出效果基本相同。這里沖量是指窄脈沖的面積，效果基本相同是指輸出響應(yīng)的波形基本相同，把輸出波)形進(jìn)行傅立葉變換分析，則其

6、低頻段特性非常接近，僅在高頻段有差異。如果把一個正弦半波分成N等份，然后把每一等份的正弦曲線與橫軸包圍的面積用與它等面積的等高不等寬的矩形脈沖代替，矩形脈沖的中點與正弦波每一等份的中點重合。這樣一系列的矩形脈沖就是所期望的SPWM波。)SPWM全橋逆變電路圖（2）設(shè)計在Simulink仿真里首先構(gòu)建出基本系統(tǒng)-用日國里E4rAirsm丁曄，imF窣- 廠|丁匕臼=VtflBflft MMsyremfeiicdv4S基本系統(tǒng)分為三部分：左邊光伏板Boost升壓電路，將光伏板（由DC70V代替）提供的輸入電壓進(jìn)行升壓至大約220V輸出。中間部分為SPWM全橋逆變，進(jìn)行DC/AC轉(zhuǎn)化。右邊部分為濾波

7、裝置和工頻變壓器，用于調(diào)整交流電壓波形。調(diào)試穩(wěn)定后再加入逆變驅(qū)動部分（如圖3）以及Boost反饋調(diào)節(jié)部分（如圖4）。RtpftiiingSgquenul完成效果:£3v Ed# He jjmulilim Fgrm 砥 1口口 h tldp療si n 鼠三 即巴國用 5e案第 h 4eivcfi&gt HMSij iemZ加畤10%|odT5仿真0.1S后，在示波器中可以看見如下波形。第一行是輸出波形，調(diào)制后可產(chǎn)生穩(wěn)定220V左右正弦波。第二行是逆變方波。第三行是Boost升壓經(jīng)反饋調(diào)整后得到波形穩(wěn)定在220V。6 .設(shè)計調(diào)試遇到的問題及解決方法在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)Boost升壓后

8、波形始終不穩(wěn)定，始終處于上升狀態(tài)并且電壓偏低。請教指導(dǎo)老師后，修改了電路，減小了Boost電路中電感電容大小，并且將仿真時間稍作延長。經(jīng)過修改后的示波器顯示出穩(wěn)定220V波形。7 .總結(jié)體會及展望通過這次仿真設(shè)計，學(xué)習(xí)并鞏固了許多電力電子技術(shù)知識，比如Boost升壓電路，閉環(huán)反饋系統(tǒng)，全橋逆變系統(tǒng)等等。在過程里，我們認(rèn)識到了系統(tǒng)設(shè)計的困難，一個細(xì)小的參數(shù)往往可以對最后波形影響甚大。即使本次設(shè)計是軟件仿真，但在設(shè)計和調(diào)試中，從零開始一點一點完成了整個系統(tǒng)的仿真，并且每一個參數(shù)都經(jīng)過修改和推敲。在仿真中我們熟練掌握了Simulink的使用也發(fā)現(xiàn)Simulink功能強大，元件選取，線路修改，參數(shù)調(diào)試

9、都非常方便。在以后的學(xué)習(xí)中一定可以運用到Simulinko本次仿真設(shè)計中，我們也了解了仿真設(shè)計流程，為馬上就要到來的畢業(yè)設(shè)計和論文答辯打下基礎(chǔ)。8 .參考文獻(xiàn)1徐德鴻，馬皓，汪植生.電力電子技術(shù).科學(xué)出版社，2006.2應(yīng)建平，林渭勛，黃敏超.電力電子技術(shù)基礎(chǔ).機械工業(yè)出版社，2003.3陳堅.電力電子學(xué)一電力電子變換和控制技術(shù).高等教育出版社，2002.4趙良炳.現(xiàn)代電力電子技術(shù)基礎(chǔ).清華大學(xué)出版社，1995.5何希才，江云霞.現(xiàn)代電力電子技術(shù).國防大學(xué)出版社,1996.6黃俊等.電力電子自關(guān)斷器件及電路.機械工業(yè)出版社，1991.7王志良.電力電子新器件及其應(yīng)用技術(shù).機械工業(yè)出版社,199

10、5.附錄1原理圖£3v 3# Yim Jjmulilion Fgruirt 1口口 h Qrip口舊口 卜 卜！1-7 "l田巴國庫HEirLkhIIModlSpowirpuiHG'T IOonE仲-F,商FMr丁|丁vWibge： MMSKSemVHlbQU NMSyTifend丫曲可上 NiMSL- ti iftrtlZ心曰KMKklod*附錄2部分元件參數(shù)(1)Boost升壓部分BlockParameters；Cl*FParallelU.CBranch)ask(Unit：aparallelbranchofRLCelw盤*nt£.UsetheEranc

11、htypepaisaetertoaddorremoveelementsfresthebranch.(2)濾波部分.BlockParameters:LIParallelRLCBrch(巧豆豆發(fā)linkjlaplenentsaparallelbranchofKLCelements,.Us*theEranchtypeparaaa-tertoaddorrwov#tla-sentkfroBthefcraneh.ParaS=tersBraiECh type:Measurements NoneOKCane alApp(3)逆變驅(qū)動部分0SourceBlockParameters:SineWavel(4)Boost反饋調(diào)節(jié)部分SourceBlockParameters-；Constantl.FunctionBlockParameters:SaturationSaturationLisitinputtotheupp