光伏储能单相离网并网切换仿真模型 笔记＋建模过程参考 包含Boost、Buck-boost双向...

光伏储能单相离网并网切换仿真模型 笔记＋建模过程参考 包含Boost、Buck-boost双向DCDC、并网逆变器控制、离网逆变器控制4大控制部分 boost电路应用mppt， 采用扰动观察法实现光能最大功率点跟踪 电流环＋电压前馈的并网逆变控制策略 电压外环＋电流内环的离网逆变控制策略 双向dcdc储能系统维持直流母线电压恒定 THD<5% 满足并网运行条件 2018b版本

最近在研究光伏储能单相离网并网切换仿真模型，感觉这个模型挺有意思的，尤其是里面涉及的几个控制部分，比如Boost、Buck-boost双向DCDC、并网逆变器控制、离网逆变器控制。今天就来聊聊这个模型的建模过程和一些关键点。

首先，Boost电路的应用是MPPT（最大功率点跟踪），这里用的是扰动观察法。扰动观察法的核心思想就是通过不断调整光伏电池的工作点，找到输出功率最大的那个点。代码实现起来也不复杂，大概就是下面这样：

function [duty_cycle] = mppt_perturb_observe(V, I, prev_V, prev_I, prev_duty_cycle) delta = 0.01; % 扰动步长 P = V * I; prev_P = prev_V * prev_I; if P > prev_P if V > prev_V duty_cycle = prev_duty_cycle - delta; else duty_cycle = prev_duty_cycle + delta; end else if V > prev_V duty_cycle = prev_duty_cycle + delta; else duty_cycle = prev_duty_cycle - delta; end end end

这个函数就是通过比较当前和上一次的电压、电流，来调整占空比，从而找到最大功率点。虽然简单，但效果还不错。

接下来是并网逆变器控制，采用的是电流环＋电压前馈的策略。电流环的作用是控制输出电流，使其与电网电压同步，而电压前馈则是为了快速响应电网电压的变化。代码实现如下：

function [I_ref] = grid_inverter_control(V_grid, I_grid, V_ref) Kp = 0.5; % 比例增益 Ki = 0.1; % 积分增益 error = V_ref - V_grid; I_ref = Kp * error + Ki * integral(error); end

这个控制策略的核心就是通过PI控制器来调节输出电流，使其跟踪参考电流。电压前馈部分则是直接根据电网电压的变化来调整输出电流，提高系统的动态响应。

离网逆变器控制则是电压外环＋电流内环的策略。电压外环负责维持输出电压的稳定，而电流内环则负责快速调节输出电流。代码实现如下：

function [V_ref] = off_grid_inverter_control(V_out, I_out, V_set) Kp_v = 0.8; % 电压环比例增益 Ki_v = 0.2; % 电压环积分增益 Kp_i = 0.5; % 电流环比例增益 Ki_i = 0.1; % 电流环积分增益 error_v = V_set - V_out; V_ref = Kp_v * error_v + Ki_v * integral(error_v); error_i = V_ref - I_out; I_ref = Kp_i * error_i + Ki_i * integral(error_i); end

这个控制策略通过双环控制，既能保证输出电压的稳定，又能快速调节输出电流，适用于离网运行的情况。

最后是双向DCDC储能系统，它的主要作用是维持直流母线电压的恒定。这个部分的关键是控制储能系统的充放电，确保直流母线电压在设定范围内。代码实现如下：

function [duty_cycle] = bidirectional_dcdc_control(V_dc, V_ref) Kp = 0.7; % 比例增益 Ki = 0.15; % 积分增益 error = V_ref - V_dc; duty_cycle = Kp * error + Ki * integral(error); end

这个控制策略通过PI控制器来调节占空比，从而控制储能系统的充放电，维持直流母线电压的稳定。

整个模型的仿真结果还是挺不错的，THD（总谐波失真）小于5%，满足并网运行的条件。虽然这个模型是在2018b版本上实现的，但思路和代码在最新版本上也是通用的。如果你对光伏储能系统感兴趣，这个模型是个不错的入门选择。