光伏發電作為重要的可再生能源利用方式，受到廣泛關注。雙級式光伏并網是目前常見的一種光伏并網拓撲結構。與單級式相比，結構較為復雜，但前、后級可分開控制，應用靈活，且控制方法較簡單。

本篇中我們基于 EasyGo 實時仿真器EGBox Mini，對雙級式光伏并網系統進行仿真實驗。通過與離線仿真對比，可以看到EasyGo 實時仿真設備能在實際科研/教學中替代真實設備進行雙級式光伏并網系統的仿真模擬，再次驗證了EasyGo實時仿真平臺的準確性與可靠性。

一、雙級式光伏并網系統

雙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，其核心是通過兩級功率變換器（前級 DC-DC 變換器和后級DC-AC逆變器），先將光伏陣列輸出的直流電進行最大功率點跟蹤（MPPT）和升壓穩壓，再轉換為與電網電壓、頻率及相位同步的交流電，并實現并網接入。

雙級式非隔離型光伏發電并網系統的拓撲如圖：

三相光伏并網主要包括：光伏電池模塊、最大功率跟蹤控制、三相逆變器及逆變控制、逆變器出口濾波以及交流電網。并網逆變控制采用基于dq解耦的雙閉環控制，控制框圖如下：

電壓環（外環）逆變側直流電壓與給定直流電壓進行比較，經過 PI，作為電流環（內環）參考值id_ref。電流環q軸參考值一般給定為0，以達到并網效率最大（理想情況下功率因數為1）。

系統的整體拓撲結構如圖：

二、離線仿真

搭建雙極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1000W/㎡）下，單塊光伏電池開路電壓44.2V，最大功率處電壓35.2V，短路電流5.2A，最大功率處電流4.95A。

光伏電池串聯數為 10，并聯數為58，額定功率100kW，正常運行過程中，逆變器直流側電壓500V，交流電網電壓380V。

目前，光伏 MPPT 控制算法應用比較普遍的有電導增量法，恒定電壓法，擾動觀察法等。本模型采用電導增量法進行最大功率跟蹤，根據太陽能電池上的日照強度變化時，其最大功率點處功率對電壓導數為0，即dP/dU=0。

運行模型，逆變器直流側電壓給定值為 500V，光照強度給定值分別為1000—1200—1000—800W/㎡，驗證光伏整體控制性能。在0.05s啟動光伏，在0.1s啟動VSG控制，得到仿真結果如下圖所示：

從波形可以看出：在 0.1s 啟動VSC控制后，Vdc在短時間被控制到設定值500V；在光照強度變化時，系統也能快速跟隨變化，并維持穩定。

三、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：

1、給定逆變器直流側電壓500V，溫度25℃，光照強度1000W/㎡。

可以看到：啟動光伏后，光伏發電功率值 Power_pv 明顯增大到額定發電功率100kW左右；啟動VSC控制，與離線結果相同，Vdc在短時間被控制到設定值500V左右。

2、不改變給定電壓和溫度，光照強度從1000W/㎡ 依次調整為1200W/㎡，1000W/㎡，800W/㎡ 時，可以看到系統能快速跟隨變化，并維持穩定。

可以看到：光伏發電功率 Power_pv 變化與光照強度變化成正比。光照強度由1000W/㎡ 變到1200W/㎡ 時，光伏發電功率Power_pv、電流I_pv及有功功率P明顯增大；從1200W/㎡ 變到1000W/㎡ ，再到800W/㎡ 時，隨之減小，同時系統也能快速跟隨變化，并維持穩定。

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。

雙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。