
光伏发电并网逆变Simulink/Matlab仿真:两级三相/单相系统及Boost升压斩波电路
与MPPT扰动观察法
光伏系统并网仿真最让人头疼的就是控制环之间的配合。咱们直接动手搭个两级系统,前级用Boos
t做MPPT,后级接三相逆变并网。先说清楚,这个模型里藏着几个容易翻车的细节,特别是扰动观察法和电
流环的配合。
先看前级Boost电路部分。这里我习惯用Matlab Function块写扰动观察法,比直接用现成模块灵活
得多。核心就四行代码:
```matlab
function Vref = mppt_po(Vpv, Ipv, Vref_prev, step)
P_now = Vpv * Ipv;
P_prev = Vref_prev(2);
delta = sign(P_now - P_prev) * step;
Vref = [Vref_prev(1) + delta, P_now];
```
这个函数每次对比当前功率和上次记录值,电压参考值按固定步长增减。注意第二个返回值是保存
当前功率状态,用persistent变量容易出仿真bug,不如直接传参。步长建议从0.5V开始调,光伏阵列开路
电压的1%左右比较安全。
Boost的控制别急着上电压环,先把电流内环调稳。用平均模型比开关模型仿真快十倍不止,特别是
需要跑全天候曲线的时候。电流环PI参数有个土办法:电感值除以直流母线电压,得比例系数基准值。比如
50uH电感、400V母线,先给Kp=0.000125试试,再慢慢往上加。
当后级并网逆变器切进切出时,母线电压会剧烈抖动。这里埋个伏笔:在逆变器启动阶段要给母线
电容预充电,否则Boost电路直接进入限流保护。在Simulink里可以用switch模块做软启动,等母线电压达
到300V再使能逆变器。
三相逆变部分重点在锁相环和电流环配合。用二阶广义积分器(SOGI)做单相锁相反而比三相复杂,
所以建议先用三相系统验证算法。SPWM生成部分注意载波同步问题,这个坑我踩过——用不同步的载波会导
致低频谐波,特别是仿真步长设置不当时会出现诡异的次谐波震荡。
并网电流环的PI参数整定有个诀窍:先把响应速度调到比电网电压周期快10倍以上。比如50Hz系统
,电流环带宽至少500Hz。实际操作时,先给积分时间设0.001秒,比例系数从1开始翻倍调整,直到动态响
应出现超调再回调20%。
最后来个仿真结果对比:当光照强度从1000W/m突变到800W/m时,好的参数下母线电压波动应该
控制在5%以内,MPPT跟踪时间不超过0.2秒。如果看到功率曲线像心电图一样剧烈震荡,先检查扰动步长是
否过大,再确认电流环是否跟得上电压环的调整速度。
模型里藏了个调试彩蛋:在Boost的电压环输出端加个限幅器,上限设得比理论值低10%,能避免逆
变器过调制。这招在真实硬件调试时救过我两次,特别是在弱光条件下能防止系统崩溃。
光伏并网逆变器仿真总有几个绕不开的硬核环节。今天咱们来拆解这个两级式系统的实战套路——
前级Boost配扰动观察法MPPT,后级直接上H桥或者三相逆变。别被理论吓到,直接看代码最实在。