在全球積極推動清潔能源轉型的大背景下，光伏發電作為重要的可再生能源利用方式，得到了廣泛關注和迅猛發展。

目前常用的光伏并網及光伏電站主要拓撲結構有單級式和雙級式。相較于傳統的多級式系統，單級式光伏發電并網系統省去了中間的變換環節，轉換效率更高、結構更為簡單。本篇中我們基于EasyGo實時仿真器EGBox Mini，對單級式光伏并網系統進行仿真實驗。

通過與離線實驗結果進行對比，可以看到EasyGo實時仿真平臺顯示波形與離線一致。并且，保持溫度為25℃不變，調節光照強度設定值后，波形能夠實時跟隨變化，并保持穩定。

實驗說明，EasyGo實時仿真設備具備良好的仿真效果，在實際科研/教學中可以替代真實設備進行單級式光伏并網系統的仿真模擬。實驗再次驗證了 Easygo 仿真平臺的準確性與可靠性，可為企業/實驗室提供高效、安全的測試平臺。

單級式光伏并網系統

單級式光伏發電并網系統是光伏技術中的一種重要并網方案，其核心是通過單級功率變換器（通常為并網逆變器），將光伏陣列輸出的直流電直接轉換為與電網電壓、頻率及相位同步的交流電，并實現并網接入。

單級式光伏發電并網系統的拓撲如圖所示：

單級式光伏并網控制最常用的是PI雙閉環控制。外環為直流電壓環，內環為電流環。由于一般需要光伏電池總是工作在最大功率處，因此，單級式并網逆變器控制一般將最大功率跟蹤控制得到的最大功率對應的直流電壓作為外環的參考電壓。

系統的整體拓撲結構如圖：

離線仿真

搭建單級式光伏并網離線模型如下所示。

光伏電池在標準情況（溫度25℃，光長強度1000S/㎡）下，光伏電池單體 Voc = 64.2 V，Isc = 5.96 A，Vm = 54.7 V，Im = 5.58 A，串聯數為10，并聯數為 99 ，額定功率 300 kW。光伏逆變器經兩級變壓器升壓后接到 35 kV 交流電網。

并網逆變器采用雙閉環控制，直流電壓外環控制的參考電壓為光伏最大功率跟蹤控制得到的最大功率點電壓，這樣就可以使光伏系統始終工作在最大功率狀態。

光伏最大功率跟蹤控制采用擾動觀察法，具體控制部分模型如下：

運行模型，0.5s時，啟動逆變器控制。為驗證光伏整體控制性能，給定光照強度分別按照1000—1200—1000—800 W/㎡依次變化，得到仿真結果如下圖所示：

從波形可以看出：在0.5s，并網控制啟動后，直流側電壓在極短時間內被調整到和參考電壓同一值，且后續光照強度變化，系統也能快速跟隨變化并維持穩定。

EasyGo 實時仿真

EGBox Mini產品系列是基于CPU+FPGA硬件架構設計的一體式緊湊型實時仿真產品，屬于EGBox 系列實時仿真器的入門級產品。其不同型號可完成硬件在環測試系統（HIL）或者快速控制原型系統（RCP）。將控制模型和拓撲模型分別通過仿真上位機部署進兩個實時仿真器（EGBox Mini），整體架構如下圖所示：

當光伏前端設置溫度為25℃，光照強度為800S/㎡時，實時仿真波形如下所示。

保持溫度為25℃不變，更改光照強度為1200S/㎡時，實時仿真波形如下所示。

可以觀察到：當光伏前端設置溫度為25℃，光照強度為800S/㎡時，仿真波形與離線一致。調節光照強度設定值為1200S/㎡后，波形也能實時地跟隨變化，并保持穩定。

EasyGo實時仿真平臺基于Matlab/Simulink的實現方式具有上手快、通用性強的特點，在完成端口配置的基礎上可以實現免培訓操作。上位機軟件 Desksim 可通過在線調參功能對系統的功率電路部分進行實時調控，這里就不過多贅述。

單級式光伏并網實時仿真就分享到這里了，歡迎感興趣的工程師們留言溝通。