单相与三相光伏发电的MPPT仿真模型与VSC控制大功率并网仿真

最新推荐文章于 2025-11-25 14:08:13 发布

原创最新推荐文章于 2025-11-25 14:08:13 发布 · 826 阅读

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单相/三相光伏发电并网/离网simlink仿真（MPPT）或是大功率VSC 最大功率点追踪算法（MPPT）仿真模型，有基于扰动观察法（P&O），恒压算法，电导增量法，变步长扰动等最大功率点跟踪算法追踪光伏电池的发电曲线，实现最大功率点追踪输出的仿真模型。目前有两种：1.单级结构的仿真 1.1光伏电池+Buck电路 1.2光伏电池+Boost电路 2.或是两极结构 2.1光伏电池+Buck电路+全桥逆变（任意mppt算法） 2.2光伏电池+Boost电路+全桥逆变（任意mppt算法） 2.3离网三相光伏发电仿真 2.4基于VSC控制的三相大功率发电并网有相关的基本原理参考资料哦！以下为其基本电路图和相应各个部分的波形图。任意参数可调！

光伏仿真这事儿说难不难，说简单也得花点心思。咱们先扒一扒MPPT算法的那些骚操作，毕竟这是整个系统的灵魂所在。扰动观察法（P&O）就像个强迫症患者，电压值调一下等三秒，功率涨了就继续往同方向试探，跌了就赶紧回头，这货在Simulink里实现起来特别带劲：

function duty_cycle = POMPPT(voltage, current)
    persistent prev_power delta_d;
    if isempty(prev_power)
        prev_power = 0;
        delta_d = 0.01; 
    end
    current_power = voltage * current;
    if current_power > prev_power
        duty_cycle = duty_cycle + delta_d;
    else
        delta_d = -delta_d;
        duty_cycle = duty_cycle + delta_d;
    end
    prev_power = current_power;
end

这代码最骚的是那个delta_d变量，步长调大了容易在最大功率点附近蹦迪，调小了追踪速度又像乌龟爬。实际跑仿真的时候建议用变步长改良版，功率变化量大的时候用大跳步，接近峰值时切小碎步，省得波形抖成筛子。

Boost电路配光伏板是真香组合，特别是当电池板输出电压低于并网需求时。在Simulink里搭这个拓扑，重点盯着电感电流纹波别超标。有个参数设置的小技巧：双击Boost模块，把开关频率设在20kHz左右，电感值按公式L=(VinD)/(ΔIfsw)来算。别死磕理论值，实际仿真时先把负载电阻调到光伏板最大功率点附近，再微调电感值让电流波形别跟锯齿似的。

离网三相系统整活起来更有意思，特别是带不平衡负载的时候。全桥逆变器那部分建议直接用Simulink自带的Three-Level Bridge模块，比单个IGBT堆出来的桥臂稳定得多。重点看这个配置：

set_param('ThreePhaseInverter/Switches', 'Ron','1e-3', 'SnubberResistance','1e5', 'Measurements','current');

内阻设太小容易数值震荡，snubber电阻太大又影响效率。波形图里重点关注线电压THD，低于5%算及格。有个骚操作是在负载突变时让MPPT暂时切恒压模式，等逆变器稳住阵脚再恢复追踪，这样母线电压不会坐过山车。

VSC并网控制是三相系统的重头戏，锁相环搞不好直接翻车。推荐用Dual Second Order Generalized Integrator-PLL，这货在电网电压畸变时稳如老狗。代码实现的关键在正交信号生成部分：

function [theta, freq] = DSOGI_PLL(v_alpha, v_beta)
    k = 1.414;
    w_n = 2*pi*50;
    % 正交信号生成器
    [v_alpha_quad, v_beta_quad] = SOGI(v_alpha, v_beta, k, w_n);
    % 鉴相器
    epsilon = v_alpha*v_beta_quad - v_beta*v_alpha_quad;
    % 环路滤波器
    freq = w_n + kp*epsilon + ki*epsilon_integral;
    theta = cumtrapz(freq);
end

调参时先把kp设为0.5，ki调到kp的十分之一，观察并网电流的相位跳变。波形图上主要看d轴电流跟踪效果，q轴电流最好压在0值附近，这样功率因数才能接近1。有个坑要注意：仿真步长必须小于开关周期的1/10，否则VSC的PWM波形会糊成马赛克。

最后说个骚操作大全——在仿真运行时动态修改日照强度。别用那个死板的Step模块，试试用From Workspace模块加载真实气象数据，这样MPPT算法会不会掉链子立马现原形。波形对比时重点看Boost输出电压的恢复速度和逆变器直流母线电压的波动范围，这俩指标合格了系统才算扛造。