1.1 选题的背景和意义

本次毕业设计的主要目的是对基于MATLAB的光伏发电系统的建模，以及针对模型的分析与研究。

随着社会的经济发展，能源的短缺和环境的破坏逐渐日益突出，清洁能源的开发与应用已经刻不容缓。太阳能不仅清洁，而且用之不竭取之不尽，是较为理想的清洁能源。而且相比其他设备，光伏发电组成设备简单，运行维护方便，使用寿命长。随着科学技术的不断推进，光伏发电在全球能源结构中占有重要地位，世界各国正在大力发展光伏发电技术。

光伏发电应用前景广阔，但是光伏发电受容量、气象、时间等因素的影响较大，在电网并网接入时会影响传统电网的可靠性和安全性。MATLAB是一款强大的软件, simulink模块下可以实现光伏发电系统的仿真，实现功率的快速输入，对电网频率和电网相位进行跟踪，分析系统的稳定性。

1.2 光伏发电的研究现状

随着化石能源枯竭危机的不断加深，国内外的光伏发电技术得到了快速发展。我国的光伏资源储蓄量非常丰富，据专家估计，我国的光伏储蓄量达每年17000亿吨标准煤。就国内光伏发电的发展情况来看，我国光伏发电产业发端是上世纪70年代，于上世纪90年代中期进入稳步发展时期，尤其是“全球互联网”战略提出后，光伏产业得到了迅猛发展。近五年来，我国光伏产业增长速度一年比一年快，每一年的发展都超过市场预期，截至2017年底，我国光伏发电装机量达1.3亿千瓦，同比增长68.7%，连续三年位居全球首位。

光伏发电系统主要由太阳能电池阵列，充放电控制器，蓄电池组，逆变器，交流配电柜等组成。其中，太阳能光伏阵列发电系统的各个部分的具体作用为：（1）太阳能电池阵列，将光能转换为电能，在光打伏效应下表现为两端产生电动势。（2）太阳能蓄电池组，再受光照时太阳能电池阵列发出的电能被其储存，并随时可向负载提供电能。（3）充放电控制器，主要作用是为连接的蓄电池，为其提供最佳的工作电压和电流，保证蓄电池能快速、平稳和高效的充电同时减小电池损耗、延长使用寿命。（4）逆变器，将直流电转换为交流电，将电能并入电网中。（5）交流配电柜，为系统进行正常供电并计算线路使用的电能，同时也用于备用逆变器的切换。

其中，光伏电池的开口电压和短路电流随温度和光照强度的波动会产生变化，从而会导致系统电池组的效率低，所以光伏电池需要最大功率跟踪控制（MPPT）来实现任何光照、温度条件下输出最大功率。MPPT控制采用扰动观察法或电导增量法来实现，可以利用MATLAB来搭建模型，进一步确定光伏电池系统能达到的几个主要技术参数最大值。

对于逆变器来说，电压电流双闭环反馈控制是目前最先进的技术之一，其中，外环为输出电压反馈，作用是控制直流侧电压，其输出作为内环给定，内环为交流侧电感电流反馈，电流环设计为电流跟随器性质。由于电流电压双闭环控制算法简单，易于程序实现，且控制效果好，因此被广泛应用。