在全球積極推動清潔能源轉(zhuǎn)型的大背景下，光伏發(fā)電作為重要的可再生能源利用方式，得到了廣泛關(guān)注和迅猛發(fā)展。

目前常用的光伏并網(wǎng)及光伏電站主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有單級式和雙級式。相較于傳統(tǒng)的多級式系統(tǒng)，單級式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)省去了中間的變換環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)換效率更高、結(jié)構(gòu)更為簡單。本篇中我們基于EasyGo實時仿真器EGBox Mini，對單級式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行仿真實驗。

通過與離線實驗結(jié)果進(jìn)行對比，可以看到EasyGo實時仿真平臺顯示波形與離線一致。并且，保持溫度為25℃不變，調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度設(shè)定值后，波形能夠?qū)崟r跟隨變化，并保持穩(wěn)定。

實驗說明，EasyGo實時仿真設(shè)備具備良好的仿真效果，在實際科研/教學(xué)中可以替代真實設(shè)備進(jìn)行單級式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的仿真模擬。實驗再次驗證了 Easygo 仿真平臺的準(zhǔn)確性與可靠性，可為企業(yè)/實驗室提供高效、安全的測試平臺。

單級式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)

單級式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)是光伏技術(shù)中的一種重要并網(wǎng)方案，其核心是通過單級功率變換器（通常為并網(wǎng)逆變器），將光伏陣列輸出的直流電直接轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)電壓、頻率及相位同步的交流電，并實現(xiàn)并網(wǎng)接入。

單級式光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的拓?fù)淙鐖D所示：

單級式光伏并網(wǎng)控制最常用的是PI雙閉環(huán)控制。外環(huán)為直流電壓環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)。由于一般需要光伏電池總是工作在最大功率處，因此，單級式并網(wǎng)逆變器控制一般將最大功率跟蹤控制得到的最大功率對應(yīng)的直流電壓作為外環(huán)的參考電壓。

系統(tǒng)的整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖：

離線仿真

搭建單級式光伏并網(wǎng)離線模型如下所示。

光伏電池在標(biāo)準(zhǔn)情況（溫度25℃，光長強(qiáng)度1000S/㎡）下，光伏電池單體 Voc = 64.2 V，Isc = 5.96 A，Vm = 54.7 V，Im = 5.58 A，串聯(lián)數(shù)為10，并聯(lián)數(shù)為 99 ，額定功率 300 kW。光伏逆變器經(jīng)兩級變壓器升壓后接到 35 kV 交流電網(wǎng)。

并網(wǎng)逆變器采用雙閉環(huán)控制，直流電壓外環(huán)控制的參考電壓為光伏最大功率跟蹤控制得到的最大功率點電壓，這樣就可以使光伏系統(tǒng)始終工作在最大功率狀態(tài)。

光伏最大功率跟蹤控制采用擾動觀察法，具體控制部分模型如下：

運(yùn)行模型，0.5s時，啟動逆變器控制。為驗證光伏整體控制性能，給定光照強(qiáng)度分別按照1000—1200—1000—800 W/㎡依次變化，得到仿真結(jié)果如下圖所示：

從波形可以看出：在0.5s，并網(wǎng)控制啟動后，直流側(cè)電壓在極短時間內(nèi)被調(diào)整到和參考電壓同一值，且后續(xù)光照強(qiáng)度變化，系統(tǒng)也能快速跟隨變化并維持穩(wěn)定。

EasyGo 實時仿真

EGBox Mini產(chǎn)品系列是基于CPU+FPGA硬件架構(gòu)設(shè)計的一體式緊湊型實時仿真產(chǎn)品，屬于EGBox 系列實時仿真器的入門級產(chǎn)品。其不同型號可完成硬件在環(huán)測試系統(tǒng)（HIL）或者快速控制原型系統(tǒng)（RCP）。將控制模型和拓?fù)淠Ｐ头謩e通過仿真上位機(jī)部署進(jìn)兩個實時仿真器（EGBox Mini），整體架構(gòu)如下圖所示：

當(dāng)光伏前端設(shè)置溫度為25℃，光照強(qiáng)度為800S/㎡時，實時仿真波形如下所示。

保持溫度為25℃不變，更改光照強(qiáng)度為1200S/㎡時，實時仿真波形如下所示。

可以觀察到：當(dāng)光伏前端設(shè)置溫度為25℃，光照強(qiáng)度為800S/㎡時，仿真波形與離線一致。調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度設(shè)定值為1200S/㎡后，波形也能實時地跟隨變化，并保持穩(wěn)定。

EasyGo實時仿真平臺基于Matlab/Simulink的實現(xiàn)方式具有上手快、通用性強(qiáng)的特點，在完成端口配置的基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)免培訓(xùn)操作。上位機(jī)軟件 Desksim 可通過在線調(diào)參功能對系統(tǒng)的功率電路部分進(jìn)行實時調(diào)控，這里就不過多贅述。

單級式光伏并網(wǎng)實時仿真就分享到這里了，歡迎感興趣的工程師們留言溝通。