光伏储能虚拟同步发电机Simulink仿真模型探索

光伏储能虚拟同步发电机simulink仿真模型 主电路三相全桥逆变 直流侧电压800V 光伏模块光伏板结合Boost电路应用MPPT 储能模块采用双闭环控制外环直流母线电容稳压内环为电池电流环控制 Matlab/simulink 2021b版本 仿真结果 1.VSG仿真输出的功率可以无静差跟踪给定参考值 2.直流母线电容电压可以实现稳压功能稳定时可以跟踪给定参考电压值 3.光伏模块MPPT算法输出最大功率波动很小波形完美在能源领域不断追求可持续发展的当下光伏储能虚拟同步发电机VSG技术备受关注。今天就来和大家聊聊基于Matlab/Simulink 2021b搭建的光伏储能VSG仿真模型。主电路三相全桥逆变主电路采用三相全桥逆变结构其直流侧电压设定为800V 。在Simulink中搭建三相全桥逆变模块相对直观通过设置参数可以轻松实现。以下是一个简单的三相全桥逆变的控制代码示意这里以Matlab脚本控制为例并非直接在Simulink中代码但原理相似% 三相全桥逆变控制示例代码 % 直流侧电压 Vdc 800; % 调制波频率 f_mod 50; % 载波频率 f_carrier 5000; % 计算调制比 m 0.8; % 生成三相调制波 t 0:0.00001:0.02; va m * Vdc/2 * sin(2*pi*f_mod*t); vb m * Vdc/2 * sin(2*pi*f_mod*t - 2*pi/3); vc m * Vdc/2 * sin(2*pi*f_mod*t 2*pi/3); % 生成载波 carrier sawtooth(2*pi*f_carrier*t, 0.5); % 通过比较生成PWM信号 pwm_a va carrier; pwm_b vb carrier; pwm_c vc carrier;这段代码通过设置调制比、调制波频率和载波频率等参数生成三相调制波并与载波比较产生PWM信号用于控制三相全桥逆变。三相全桥逆变模块将直流侧800V的电压逆变为三相交流电输出。光伏模块光伏板结合Boost电路应用MPPT光伏模块由光伏板与Boost电路相结合并应用最大功率点跟踪MPPT算法。MPPT算法能让光伏板始终在最大功率点附近工作提高发电效率。在Simulink中我们可以利用自带的光伏模型库搭建光伏板模型并添加Boost电路模块。下面是一个简单的MPPT算法代码片段以扰动观察法为例% 扰动观察法MPPT示例代码 % 初始化参数 P_old 0; dP 0; V_ref 0; % 采样时间间隔 dt 0.01; while true % 读取当前光伏板电压和电流 V read_photovoltaic_voltage(); I read_photovoltaic_current(); P V * I; dP P - P_old; if dP 0 % 增加电压参考值 V_ref V_ref 0.01; else % 减小电压参考值 V_ref V_ref - 0.01; end P_old P; % 通过控制Boost电路调整光伏板工作电压 control_boost_circuit(V_ref); pause(dt); end上述代码通过不断扰动光伏板的工作电压并观察功率变化进而调整电压参考值使光伏板始终工作在最大功率点附近。从仿真结果来看光伏模块MPPT算法输出最大功率波动很小波形完美这说明MPPT算法在这个模型中工作良好能有效提高光伏板的发电效率。储能模块双闭环控制储能模块采用双闭环控制策略外环为直流母线电容稳压内环为电池电流环控制。外环通过调节直流母线电容电压使其跟踪给定参考电压值内环则精确控制电池充放电电流。以下是一个简单的双闭环控制代码框架基于Simulink S函数原理function [sys,x0,str,ts] dual_loop_control(t,x,u,flag) switch flag, case 0, [sys,x0,str,ts]mdlInitializeSizes(); case 1, sysmdlDerivatives(t,x,u); case 2, sysmdlUpdate(t,x,u); case 3, sysmdlOutputs(t,x,u); case 4, sysmdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u); case 9, sysmdlTerminate(t,x,u); otherwise DAStudio.error(Simulink:blocks:unhandledFlag, num2str(flag)); end function [sys,x0,str,ts]mdlInitializeSizes() sizes simsizes; sizes.NumContStates 2; % 假设两个状态变量 sizes.NumDiscStates 0; sizes.NumOutputs 1; sizes.NumInputs 3; % 输入参考电压、实际电压、电池电流 sizes.DirFeedthrough 1; sizes.NumSampleTimes 1; sys simsizes(sizes); x0 [0;0]; % 初始状态 str []; ts [0.001 0]; % 采样时间 function sysmdlDerivatives(t,x,u) % 外环PI参数 kp1 0.5; ki1 0.1; % 内环PI参数 kp2 0.2; ki2 0.05; % 计算外环误差 error1 u(1) - u(2); % 外环积分项 x(1) x(1) error1 * ts(1); % 外环输出 output1 kp1 * error1 ki1 * x(1); % 计算内环误差 error2 output1 - u(3); % 内环积分项 x(2) x(2) error2 * ts(1); % 内环输出 sys(1) kp2 * error2 ki2 * x(2); function sysmdlUpdate(t,x,u) sys []; function sysmdlOutputs(t,x,u) sys(1) x(2); % 输出控制信号 function sysmdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u) sampleTime 0.001; % 采样时间 sys t sampleTime; function sysmdlTerminate(t,x,u) sys [];这段代码构建了一个双闭环控制的S函数框架外环根据参考电压与实际直流母线电容电压的误差进行PI调节内环根据外环输出与电池电流的误差进行PI调节最终输出控制信号。从仿真结果可知直流母线电容电压可以实现稳压功能稳定时能够跟踪给定参考电压值储能模块的双闭环控制策略有效。仿真结果亮点VSG仿真输出的功率可以无静差跟踪给定参考值这表明虚拟同步发电机的控制策略能够准确调节输出功率满足负载需求在电力系统的功率分配中能起到稳定且精确的作用。直流母线电容电压可以实现稳压功能稳定时可以跟踪给定参考电压值储能模块的双闭环控制达成了预期目标保证了直流母线电压的稳定为后续逆变等环节提供了稳定的输入条件。光伏模块MPPT算法输出最大功率波动很小波形完美说明MPPT算法的有效性光伏板能够高效地将太阳能转化为电能减少能量损失。通过这个光伏储能虚拟同步发电机Simulink仿真模型我们深入了解了各部分的工作原理与协同机制为实际工程应用提供了有力的理论与仿真基础。希望这篇博文能给大家在相关领域的研究和学习带来帮助。光伏储能虚拟同步发电机simulink仿真模型 主电路三相全桥逆变 直流侧电压800V 光伏模块光伏板结合Boost电路应用MPPT 储能模块采用双闭环控制外环直流母线电容稳压内环为电池电流环控制 Matlab/simulink 2021b版本 仿真结果 1.VSG仿真输出的功率可以无静差跟踪给定参考值 2.直流母线电容电压可以实现稳压功能稳定时可以跟踪给定参考电压值 3.光伏模块MPPT算法输出最大功率波动很小波形完美