變負載下獨立太陽能發電系統的動態特性分析

　圖8為獨立太陽能發電系統的SimPowerSystems模塊結構圖，主要包括四部分：A部分為太陽能發電系統，B部分是PCS，C部分是靜態負載，D部分是電動機負載。

2.2 模擬順序

　　圖9為負載變動模擬的順序圖。由圖可以看出負載順序加入，總的模擬時間是12 s。圖10為系統發生故障模擬的順序圖。由圖可以看出負載的加入順序，10 s時在220V匯流排發生三相短路故障，10.2 s時故障排除，總模擬時間為14 s。

2.3 模擬結果

　　圖11為負載變動時模擬系統參數變動的情況。圖11(a)、11(b)為太陽能系統輸出電壓與升壓轉換器輸出電壓隨著負載的并入而降低。圖11(c)、11(d)、11(e)為太陽能系統輸出電流、升壓轉換器輸出電流及PCS的A相電流會隨著負載的并入而增加。圖11(f)、11(g)為太陽能輸出功率隨負載變動與日照度變化的變化。圖11(h)為PCS的電壓在10秒后因日照度降低、以及負載電流造成的壓降，導致明顯的電壓降。圖11(i)為PCS供應的實功率隨負載的并入而增加。

　　圖12為系統發生短路故障時模擬系統參數的變化情況，重點觀察故障發生時和故障排除后系統的響應。圖12(a)、12(b)為太陽能系統輸出電壓與升壓轉換器輸出電壓會隨著負載的并入而降低，故障發生時電壓降為零，故障排除后，因為日照度不足，電壓仍低于額定值。圖12(c)、12(d)、12(e)為太陽能系統輸出電流、升壓轉換器輸出電流、以及PCS的A相電流會隨著負載的并入而增加，故障發生時，電流明顯增加，故障排除后，恢復穩定。圖12(f)、12(g)為太陽能輸出功率會因為負載變動與日照度的變化而不同，故障時有明顯的下降，故障排除后很快恢復穩定，因為此時電壓較低，因此輸出功率也較低。圖12(h)顯示PCS的電壓響應隨著負載的并入而降低，故障發生時電壓降為零;故障排除后，因為日照度的不足，電壓仍低于額定電壓值。圖12(i)、12(j)顯示PCS供應的實功率與虛功率隨著負載的并入而增加，故障導致功率下降，排除后功率恢復到穩定。

3 結論

　　本文主要討論太陽能發電系統獨立運行時的動態特性。模擬結果顯示日照度充足時，隨著負載順序并入，太陽能發電系統輸出功率上升。當日照度不足時，端電壓會下降，特別是有電動機負載時，電壓會降得更低，并聯的靜態負載也會受到相當程度的影響。模擬結果也表明短路故障發生時，由于匯流排電壓急速下降時，導致所有系統組件都受到相當程度的影響，故障排除后都會恢復到穩定值。總的來說，太陽能發電系統在這種運行模式下的動態特性是合理的，并且與實際運行條件一致。本文的研究結果為太陽能發電系統的規劃、運行以及擴展提供了重要的依據。

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