离网系统原理及Matlab仿真

摘要：

本文以离网光伏系统为研究对象，对离网光伏系统中的光伏组件、控制器、逆变器、蓄电池组分别部分进行了Matlab建模与仿真。在建模过程中使用了实际工程的数据及参数。仿真结果和实际工程所测量的数据误差较小，达到了实验目的。

引言：

随着电力电子技术的发展，逆变器、控制器等电气设备的技术日臻成熟。太阳能发电系统的应用也越来越广泛。同时，随着多晶硅产业的规模化，太阳能电池组件的价格从30-40元每峰瓦在短短几年之内降到4-5元每峰瓦。使得太阳能发电系统的成本大幅度降低，从而让太阳能发电系统能够大范围的推广使用成为可能。

近几年，国家在解决无电地区用电工程中，大量使用了太阳能离网发电系统，让西北边远的人民用上了清洁的太阳能。太阳能离网发电系统系统的优点在于：可靠性好，在高海拔和环境恶劣地区使用。耐用性好，晶硅组件的寿命在20-25年左右。维护成本低，可无人值守。节能环保，太阳能取之不尽用之不竭，不产生任何温室气体排放。

1.离网光伏发电系统概述

1.1 离网光伏发电系统

离网光伏发电系统又称为独立光伏发电系统，主要由PV组件，MPPT充电控制器、离网逆变器以及负载组成。离网光伏发电系统多应用于远离大电网的区域，例如戈壁、沙滩、海岛等地区。

1.1.1 PV组件特性

太阳能电池不同于常规电池，它是一种可认为是恒流源的电池，其输出功率受光照、温度等诸多因素的影响。

如图1所示是太阳能电池的U-P曲线，由图中曲线可见，当处于不同光照强度时，太阳能的最大功率点是不一致的，而决定PV组件最大功率的除了光照强度外，环境温度也对其有着重要影响，但是考虑到每天的温差不会太大，而光照强度却变化比较剧烈，因此在研究太阳能电池的特性时一般只针对不同的光照强度进行研究。

图1 PV组件的U-P曲线
1.1.2 MPPT原理

MPPT (Maximum Power Point Tracking)是指光伏发电系统在任何温度和日照条件下都能跟踪太阳能电池的最大功率。

最大功率点跟踪控制(MPPT)策略实时检测光伏阵列的输出功率，采用一定的控制算法预测当前工况下阵列可能的最大功率输出，通过改变当前的阻抗情况来满足最大功率输出的要求，这样即使光伏电池的结温升高使得阵列的输出功率减少，系统仍然可以运行在当前工况下的最佳状态。

责任编辑：solar_robot