列模塊輸 出功率方程求出；
[0035]
(8)；
[0036] 同理Vd。為光伏等效電壓源模塊電壓，Ιρν*光伏陣列模塊輸出電流值，ed為電網電 壓的d軸分量；
[0037] 逆變器可控電壓源模塊的控制模塊的q軸電流指令ζ可通過式求出；
[0038]
(9)；
[0039] 同理Vd。為光伏等效電壓源模塊電壓，Ιρν*光伏陣列模塊輸出電流值，ed為電網電 壓的d軸分量;式中計算得出，實現功率因數cos Φ運行；
[0040] 經過控制后得到逆變器模塊的目標電壓vjPvd，將這個dq坐標下的目標電壓做反 派克變換得到三相abc坐標下的指令電壓，作為代替逆變器模塊的可控電壓源模塊的電壓 指令，從而完成電壓源控制。
[0041] 本發明的優點及有益效果是：
[0042]本發明采用所述簡化模型由于不計及逆變器中電力電子器件的通斷，省略了電力 電子開關過程非線性的模擬，減少了計算數據量，縮短了仿真時間。該簡化模型在保證足夠 的計算精度下，可提高計算速度，仿真一個包含著眾多變流器模塊大型分布式光伏發電場 時，仿真效率提尚更為明顯。
[0043]本發明的突出效果，不但能體現完成原模型的分布式發電和控制功能，且改進模 型提高了仿真效率，大幅減小仿真運算時間，節省了內存占用，為大規模分布式模塊接入電 網的仿真提供了有效的仿真方法。
[0044]以下結合附圖和【具體實施方式】對本發明做進一步詳細的說明。
【附圖說明】
[0045]圖1為已有三相光伏并網發電系統模型主電路結構圖；
[0046] 圖2為本發明的簡化光伏發電系統模型結構圖；
[0047] 圖3為本發明光伏組件電池的等效電路；
[0048] 圖4為本發明電導增量法的控制流程圖。
【具體實施方式】
[0049]本發明是一種基于PSCAD/EMTDC的分布式光伏發電系統仿真等效模型。
[0050]本發明首次提出了將影響計算速度的逆變器模塊等效簡化成可控電壓源模塊的 接線結構。根據逆變器模塊的控制原理將模型中逆變器模塊省略，直接用可控電壓源模塊 代替，來模擬逆變器模塊輸出的端口電壓。這樣，模型中原本需要大量計算的逆變器模塊就 被計算量小的可控電壓源模塊代替。用逆變器電壓源模塊與電網相連，不影響模型的控制 原理及外部特性，為仿真大規模光伏發電系統在PSCAD/EMTDC環境下實現提供了可能性。下 面結合附圖來詳細說明。
[0051]圖2為本發明的簡化模型主電路結構圖。
[0052]本發明的簡化模型中包括光伏陣列模塊、光伏陣列可控電壓源模塊、逆變器可控 電壓源模塊、光伏陣列可控電壓源模塊的MPPT控制模塊、逆變器可控電壓源模塊的控制模 塊、兩相旋轉坐標系到三相靜止坐標系轉換模塊、逆變器側濾波電感、等效電網模型。
[0053] 光伏陣列模塊直接與光伏陣列可控電壓源模塊，逆變器側可控電壓源模塊通過逆 變器側濾波電感與等效電網模型相連接。
[0054] 光伏陣列可控電壓源模塊的MPPT控制模塊和逆變器可控電壓源模塊的控制模塊 部分，光伏陣列可控電壓源模塊的MPPT控制模塊的輸入信號為光伏陣列的輸出電壓信號Vd c 和電流信號，輸出為光伏陣列端口的目標電壓，將這個目標電壓作為光伏陣列可控電壓源 模塊的控制信號，來實現光伏陣列追蹤最大功率控制目標。逆變器側可控電壓源模塊的控 制模塊的輸入信號為d軸電流指令信號ζ和q軸電流指令信號<，輸出信號為兩相坐標軸下 目標電壓，經過坐標系3/2變換后，輸出為并網點目標電壓，將這個目標電壓作為逆變器側 可控電壓源模塊的控制信號，實現逆變器側并網的控制目標。
[0055]本發明簡化模型在PSCAD/EMTDC環境下分布式光伏發電系統仿真模型中省略了逆 變器模塊，同時也去掉了逆變器直流穩壓電容和SVPWM調制模塊。整個逆變器模塊直流側和 交流側分別用光伏陣列可控電壓源模塊和逆變器可控電壓源模塊代替，用光伏陣列可控電 壓源模塊和逆變器可控電壓源模塊輸出的電壓來模擬原逆變器模塊直流側電壓和交流側 端口處產生的調制電壓。經過光伏陣列可控電壓源模塊的控制模塊和逆變器側可控電壓源 模塊的控制模塊，得到原逆變器模塊直流側和電網側端口的目標電壓作為光伏陣列可控電 壓源模塊和逆變器側可控電壓源模塊的控制信號。通過文字說明和圖1和圖2的對比可以看 出，本發明的仿真模型中把原仿真模型中的電力電子器件組成的逆變器模塊替代掉，這樣 在仿真中就省去了電力電子微妙級非線性開關狀態的數值計算，減少了仿真對計算機硬件 的要求，減少了仿真時間，使大規模仿真光伏發電系統發電成為可能。
[0056] 控制的實現主要是依靠控制逆變器直流側電壓從而影響線路上的電流來實現控 制目標。而本發明則根據該原理將模型中逆變器模塊省略，直接用圖2中光伏陣列可控電壓 源模塊和逆變器可控電壓源模塊代替，來模擬逆變器模塊直流側端口電壓和逆變器器模塊 交流側輸出的端口電壓。下面介紹具體替代方法。
[0057]光伏陣列模塊的數學模型：
[0058] 如圖3所示為光伏電池的等效電路。一個理想的光伏電池，在光照恒定時，光生電 流不隨光伏電池的工作狀態而變化，因此在等效電路中可以看作是一個恒流源。由等效電 路可得出光伏電池的輸出特性方程如下：
[0059] (1)；
[0060] IPh為給定光強下的短路電流。 _
⑵；
[0062] 式中Isc為標準測試條件Tref = 25°C，光照強度Gref = 1000W/V下的短路電流。參數
[0063] ατ為在參考日照下的電流變化溫度系數
(3)；
[0064] 式中：Irs為額定溫度下的太陽能電池二極管反向飽和電流。其余參數，q為電子電 荷常數，通常為I.eOeAk為波茲曼常數，通常為1.38eT 23。!!為二極管影響因子，Ed光伏電 能帶寬度，
[0065] 光伏陣列模塊是由多個光伏組件串并聯組成，從而提高了系統的電壓和電流，以 此增加系統傳輸的功率。由Nc個組件串聯，N b個組件并聯組成的光伏陣列模塊的輸出電流可 描述為：
[0066] ⑷；
[0067] P = VI (5)；
[0068] 光伏陣列模塊的輸出電流I與輸出功率P隨光伏陣列模塊輸出電壓V的變化而變 化。
[0069]光伏發電最大功率追蹤控制(MPPT)。
[0070]本發明中光伏發電最大功率追蹤控制(MPPT)控制方法是電導增量法是：
[0071] 采樣I(t)和V(t)分別為光伏陣列模塊t時刻采樣點，通過電導增量法求得到光伏 陣列模塊輸出電壓參考值Vref。
[0072] 在光照強度發生變化時，光伏陣列輸出電壓能以平穩的方式跟蹤其變化，而目在 最大功率點的振蕩幅度和功率損失也較少。電導增量法的控制流程如圖4所示。
[0073] 其中I(t)和V(t)分別為光伏陣列模塊t時刻采樣點的輸出電流和電壓，I(t-l)和V (t-Ι)分別為光伏陣列模塊t-Ι時刻采樣點的輸出電壓和電流。△ V、△ I是t時刻和t-i時刻 的電流電壓差值。這里首先判斷A V、△ I是否為0，若為0，則光伏組件工作在最大功率點處， 跟蹤結束。若不同時為0,則先通過調整電壓，使AV為0,進一步調整ΔΙ，使ΔΙ為〇。通過直 流電壓閉環控制，使光伏電池的輸出電壓始終向最大功率點靠近。在判斷過程中，給定一個 允許的最小值，當A V在最小范圍之內就可以停止擾動。通過敘述的步驟，在PSCAD中建立 MPPT控制器仿真模型。
[0074] 逆變器可控電壓源模塊的數學模型是：
[0075] (6)；
[0076] 式中，eq和ed分別為電網電壓的d、q軸分量，iq和id分別為輸入到原逆變器模塊電 流的d、q軸分量，S q和Sd分別為開關函數的d，q軸分量。vJPvd分別為原逆變器模塊交流側輸 出電壓的q、d軸分量。Lf為原逆變器模塊濾波電感值，C f為原逆變器模塊直流電容值，為電 感的動態電流。Rf為原逆變器模塊等效電阻值，ω s為電網頻率。Vd。為原逆變器模塊直流側 電壓。
[0077] 從圖2可以看出，該模型與原模型相比省略了直流穩壓電容模塊部分，定向方式為 電網電壓矢量定向。即所述的逆變器可控電壓源模塊的數學模型的定向方式為電網電壓矢 量定向