基于simulink的光伏并网等效模型

背景

    关于光伏并网，我们已经介绍过很多了，但是，有时候如果是光伏或光伏电站在一个大电网中。研究时光伏只是作为一个等效的功率源，不关心其暂态过程及开关过程的影响，此时如果像之前文章介绍的那样建模的话，将会费时费力，而且降低了软件的仿真效率，尤其是当光伏功率比较大的时候，相对很难以控制稳定。

    基于以上原因考虑，本文探究了一种基于受控电流源（当然，同样的思路，受控电压源的方式也可如法炮制）的等效思路，仅仅通过简单控制，将逆变器等效为三个受控电流源，略去了换流器的开关特性，而更关注功率情况。

整体模型及控制

    整体思路电路结构如下图所示，三个受控电流源通过升压变压器接入三相交流电网

模型结构

    根据以上思路搭建的整体仿真模型如下图所示，光伏出口电压400V，经升压变压器与35KV电网链接，光伏额定功率为40MW，同时引出功率接口，可根据情况设置光伏功率情况，同时也可以通过改变温度、光照进而影响输出功率。

整体模型

    控制部分，最大的问题是如何通过功率和已知的额定出口电压得出控制受控电流源的电流，本文的思路是通过dq轴解耦的思路，即通过以下公式：

    为进一步简化计算量，当d轴始终与参考电压矢量始终重合时，上述公式可简化为：

    根据简化后的公式便可以很容易计算得出id、iq的值，然后对id、iq进行反变换，便可以得出参考电流Iabc。

  根据以上搭建的模型如下：

控制部分

    另一个问题便是如何得到设定的功率，并且让功率可以按照不同的光照、温度变化而变化，作者的思路是首先设置一个基准的额定功率，然后通过查表的方式，将光伏在不同温度、光照下的最大功率曲线近似表示出来，如下图所示：

光伏整体实现

    运行仿真模型，并在运行过程中将开始给定的功率20MW手动变为40MW，得到仿真结果如下：

光伏出口电压、电流、功率

35KV侧电压、电流、功率

结论

    本文介绍的方法虽然相对比较简单，但在一些大电网潮流计算或者某些不将光伏作为研究重点的场合可能会用到。