基于DIgSILENT的并网光伏发电系统的建模与仿真

第4 2卷第 3期 2 0 1 4年 2月 1日

电力系统保护与控制Po we r S y s t e m P r o t e c t i o n a n d Co n t r o l

V_ 0 1 . 4 2 NO . 3 F e b . 1 . 2 0 1 4

基于 D I g S I L E NT的并网光伏发电系统的建模与仿真王以笑，张新昌，路进升，唐云龙，崔丽艳( 1 .微电网系统公司，河南许昌 4 6 1 0 0 0;2 .许继电气股份有限公司，河南许昌 4 6 1 0 0 0 ) 摘要：基于 D I g S I L E N T仿真平台搭建了适用于动态仿真的并网光伏发电系统的工程用数学模型，包含了光伏阵列、逆变器及其控制系统模型该系统采用电压外环电流内环的双闭环控制方法，直流电压外环用于实现光伏电池最大功率点跟踪，交流

电压外环用于控制输出的无功功率。最后，结合算例，研究了实际光照强度变化、电网有功调度及电网电压跌落时光伏系统

的输出特性。仿真结果表明，采用的仿真分析方法切实有效，模型输出与实际输出基本相似。该模型能够很好地实现最大功率跟踪、快速地响应电网调度指令，电网电压跌落时还可提供一定的无功功率，可用于实际光伏发电系统的并网分析，为实际工程研究奠定了基础。

关键词：光伏发电系统；D I g S I L E N T;最大功率点跟踪；有功调度；电压跌落M ode l i ng a nd s i mul a t i o n o f g r i d- c o nne c t e d PV s ys t e m bas e d o n DI gS I LEN s o f t wa r eW ANG Yi— x i a o , Z HANG Xi n . c h a n g , LU J i n . s h e n g , T ANG Y u n— l o n g , CUI Li— y a n 2

( 1 . Mi c r o - g r i d S y s t e m C o mp a n y, Xu c h a n g 4 6 1 0 0 0, C h i n a; 2 . XJ E l e c t r i c C o ., L t d, X u c h a n g 4 6 1 0 0 0, C h i n a )Ab s t r a c t: An e n g i n e e r i n g na a l y t i c a l mo d e l a p p l i e d i n d y n a mi c s i mu l a t i o n o

f t h e g r i d - c o n n e c t e d p h o t o v o l t a i c s y s t e m i s e s t a b l i s h e db a s e d o n t h e DI g S I L E NT s o f t wa r e, i n c l u d i n g P V a r r a y, i n v e r t e r a n d he t c o n t r o l s y s t e m. T h e s y s t e m a d o p t s t h e d o u b l e - l o o p f e e d b a c k c o n t r o l wi h t he t i n ne Mo o p o f c u r r e n t, he t o u t e r DC— v o l t a g e l o o p t r a c k s he t ma x i mu m p o we r p o i n t o f P V c e l l s wh i l e t h e AC— v o l t a g e

l o o p c o n t r o l s t h e r e a c t i v e o u p u t . At l a s t, t h e o u t p u t c h a r a c t e r i s t i c s o f P V p o we r g e n e r a t i o n s y s t e m a r e a n a l y z e d u n d e r t h e v a r i a t i o n o fa c t u a l s o l r a r a d i a t i o n, t h e d i s p a t c h o f he t a c t i v e p o we r a n d g r i d v o l t a g e d i p s .T h e r e s u l t s o f t h e s i mu l a t i o n s h o w t h t a he t p r o p o s e d

me t h o d i s p r a c t i c a l a n d v a l i d, he t mo d e l o u t p u t i s s i mi l a r t o t h e a c t u a l o n e b a s i c a l l y . Th i s s y s t e m c a n t r a c k t h e ma xi mu m p o we r p o i n ta u t o ma t i c a l l y wi t h h i g h a c c u r a c y a n d r e s p o n s e t o t h e g r i

d d i s p tc a h i n g c e n t e r r a p i d l y, a n d p r o v i d e r e a c t i v e p o we r d u r i n g he t v o l t a g e d i p. I t c a n b e a p p l i e d i n p a r a l l e l i n g o p e r a t i o n a n a l y s i s o f p h o t o v o l t a i c s y s t e m a n d ma k e s a g o o d g r o u n d wo r k f o r t h e p r a c t i c a le n g i n e e r i n g r e s e a r c h . Ke y wo r d s: p h o t o v o l t a i c g e n e r a t i o n s y s t e m; DI g S I LE NT; ma x i mu m p o we r p o i n t t r a c k i n g; a c t i v e p o we r d i s p tc a h; v o l t a g e d i p

中图分类号： T M7 4 3 文献标识码：A

文章编号： 1 6 7 4— 3 4 1 5 ( 2 0 1 4 ) 0 3— 0 0 4 9 - 0 7

0引言大力促进包括光伏发电在内的新能源的开发和利用是解决当前面临的能源短缺危机和缓解环保压力的有效措施 J。近年来国家政府也推出了多项支持光伏产业发展的政策措施，使得太阳能发电技术逐步趋于成熟和完善。太阳能发电技术的不断进步使得光伏电站逐渐具备大规模发电的能力，而光伏并网发电将成为太阳能利用的一个重要途径 J。因此，对并网光伏发电系统的研究具有极大的实际意义，而建立能够准确反映并网光伏发电系统动态响应的仿真模型是开展相关研究的基础。 本文从光伏电池的工程实用模型及光伏并网逆

变器的控制方法入手，在 DI g S I L E NT仿真平台上搭建了并网光伏发电系统的工程实用模型及其控制模

型，在此基础上对该系统模型在环境条件变化、电网调度及电压跌落等情况下进行了仿真分析。

1 并网光伏发电系统建模1 . 1并网光伏发电系统的结构本文采用使用较多的单级隔离型并网光伏发电系统l 4 J,其结构如图 1所示，主要由光伏阵列、直

流母线电容、逆变器及滤波器组成，通过隔离变压器与电网连接。在该结构中交流输出侧连接有工频变压器，这样有效减小了并网所需要的直流侧电压值，即使光伏电池在电压不高的情况下也能够继续