1、应用 PSCAD进行新能源系统仿真研究武汉大学电气工程学院杨志淳2012.06 应用 PSCAD进行新能源系统仿真研究主要内容l 一、光伏发电系统工作原理及仿真l 二、风力发电系统工作原理及仿真 2应用 PSCAD进行新能源系统仿真研究光伏发电系统一般由光伏阵列模块、逆变器和控制器三部分组成。逆变器将光伏电池所产生的直流电能逆变为交流形式。控制器控制光伏电池最大功率点追踪、逆变器并网的功率和电流的波形，从而使向电网或负载输送的功率与光伏阵列模块所发的最大电能功率相平衡。一、光伏发电工作原理及仿真3应用 PSCAD进行新能源系统仿真研究光伏发电系统结构图1. 最左边的方框为光伏阵列模块，输出的电
2、压为 Vpv，电流为 Ipv，功率为 Ppv。2. Udcp为直流侧电容两端的电压， Ea/Eb/Ec为逆变器输出的电压。3. 逆变器通过变压器以及滤波电容并入电网。4应用 PSCAD进行新能源系统仿真研究光伏发电系统输出功率与输出电压受环境温度和光照强度的影响，产生非线性变化，且在一定光照强度和环境温度下，其输出功率与电压的曲线只有一个最大功率点（如图所示）。为了提高光伏电池的运行效率，就要保证光伏电池一直以最大功率运行。最大功率控制原理光伏阵列电压与功率关系5应用 PSCAD进行新能源系统仿真研究目前最常用的最大功率追踪方法有干扰法、电导增量法、滞环比较法等，本仿真采用电导增量法，其流程如
3、图所示。电导增量法算法流程最大功率控制流程6应用 PSCAD进行新能源系统仿真研究该算法的原理是光伏阵列 P-V曲线在功率最大值Pmax处的斜率为零，即 P=UI。将两端对 U求导可得：当 dI/dU-I/U时增加电压 U，当 dI/dU-I/U时减小电压 U，使得 dI/dU=-I/U达到最大功率点电压 Umax，即通过比较光伏阵列的电导增量 dI/dU和瞬时电导 -I/U来调整工作点电压，从而实现最大功率追踪 .最大功率控制方法7应用 PSCAD进行新能源系统仿真研究逆变器控制1. 逆变器采用双环控制，外环为功率控制环，内环为电流控制环。2. Pp/Qp分别为光伏发电系统输出的有功功率和无
4、功功率。3. Vd/Vq为参考电压的 d/q分量， Ud为最大功率点时的电压； Id/Iq为逆变器输出的电流的 d/q分量。8应用 PSCAD进行新能源系统仿真研究电压电流关系曲线电压电流关系曲线图中以电压为 X轴，以电流为 Y轴。得到电压 -电流曲线，从图中可以看出，当电压在0.6kV左右时存在最大功率。9应用 PSCAD进行新能源系统仿真研究图中，（ a）和（ b）都是以时间为为 X轴，图（ a）以直流电容两端的电压为 Y轴；经过 8s的振荡以后，直流电压稳定在设定值6.3kV。图（ b）以逆变器输出的电压为 Y轴，有效值为 220V的标准正弦电压。（ a） 直流电容电压 （ b）光伏系统输出电压10
