本發(fā)明屬于新能源電力系統(tǒng)與微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種變功率點跟蹤的兩級式無儲能光伏虛擬同步機控制方法。

背景技術(shù)：

隨著光伏發(fā)電系統(tǒng)滲透率的不斷提高,其并網(wǎng)設(shè)備需要逐步轉(zhuǎn)變“只管發(fā)電，不管電網(wǎng)”的思路。如何依托靈活可控的電力電子技術(shù)提高光伏系統(tǒng)的可靠性，使其成為共同維護電網(wǎng)安全穩(wěn)定的“參與者”，具有非常重要的意義?，F(xiàn)有技術(shù)中，光伏電池通過至少一級電力電子變流器并入電網(wǎng)或直接為負荷供電，電力電子變流器及其控制技術(shù)的大量使用，使光伏系統(tǒng)的控制更加自由靈活，但由于其幾乎不存在轉(zhuǎn)動慣量與阻尼特性，難以參與到電網(wǎng)調(diào)節(jié)中，無法為電網(wǎng)提供必要的電壓和頻率支撐作用。因此，高滲透率的光伏發(fā)電會使電力系統(tǒng)的慣性時間常數(shù)降低，旋轉(zhuǎn)備用容量及轉(zhuǎn)動慣量也相對減少，這勢必會影響電網(wǎng)的動態(tài)響應(yīng)和電壓/頻率穩(wěn)定性。如何對光伏系統(tǒng)進行改進以實現(xiàn)其友好并網(wǎng)已成為目前亟侍解決的關(guān)鍵問題。

近年來國內(nèi)外學(xué)者提出了虛擬同步發(fā)電機(vsg)的控制方法，借鑒傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中對電網(wǎng)天然友好的同步發(fā)電機的運行特點和控制方式，使光伏并網(wǎng)系統(tǒng)模擬同步發(fā)電機的慣性和阻尼特性，有助于其實現(xiàn)友好并網(wǎng)，被認為是一個有效的提高含有大量光伏發(fā)電機的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的方法。

目前對于vsg大部分的研究都是以直流終端為恒定的直流電壓源例如蓄電池為基礎(chǔ)的，不考慮能量供給側(cè)的情況，忽略了光伏輸出的動態(tài)特性對傳統(tǒng)vsg控制可能帶來的影響，限制了光伏虛擬同步機(pv-vsg)的發(fā)展。在直流母線處加入雙向儲能裝置穩(wěn)定直流母線電壓的方法，通過直流側(cè)配置的雙向儲能裝置為系統(tǒng)調(diào)頻提供能量，使光伏系統(tǒng)具備慣性和阻尼，以及一次調(diào)節(jié)功能，且光伏電池始終運行在最大功率點處。這種方式雖然可以實現(xiàn)虛擬同步機的特性，但配置儲能裝置增加了光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本和維護工作量，以及額外的安裝空間，給實際應(yīng)用帶來了很大困難。利用光伏電池的自適應(yīng)性可以得出適用于單級式光伏系統(tǒng)的不帶儲能的虛擬同步機控制策略，但這種方法不能應(yīng)用在分布式電網(wǎng)使用的兩級式光伏系統(tǒng)中。由于組串式光伏并網(wǎng)方案中使用的兩級式結(jié)構(gòu)較集中式光伏并網(wǎng)方案中的單級式結(jié)構(gòu)具有更靈活、效率更高和可靠性更強的優(yōu)點，現(xiàn)已成為光伏并網(wǎng)結(jié)構(gòu)的主要發(fā)展趨勢。因此，在無需儲能裝置子系統(tǒng)的前提下，研究適用于兩級式光伏系統(tǒng)的虛擬同步機控制策略就具有更加重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種變功率點跟蹤的兩級式無儲能光伏虛擬同步機控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

1)在兩級式光伏系統(tǒng)中，通過對dc/dc電路控制中的傳統(tǒng)擾動觀測mppt法進行改進，將原有的單一增變量模式，變?yōu)楦鶕?jù)直流母線電壓判定的符號sudc(k)表征直流母線電壓值是否穩(wěn)定的判斷，改變最大功率點跟蹤過程，進而改變光伏電池輸出功率，使直流母線電壓保持穩(wěn)定，改變了原有的最大功率點跟蹤軌跡，實現(xiàn)了與直流母線電壓相關(guān)的變功率點跟蹤，進而改變光伏電池端電壓來影響光伏輸出功率；實現(xiàn)了兩級式光伏系統(tǒng)中dc/dc電路和dc/ac電路兩部分的功率平衡；

2)變功率點跟蹤控制為采用光伏虛擬同步機(vsg)控制逆變器，使其準確提供一次調(diào)節(jié)所需的功率，從而，通過vsg控制逆變器的控制模擬了同步發(fā)電機的特性，為光伏系統(tǒng)增加了慣性、阻尼和一次調(diào)頻/調(diào)壓調(diào)節(jié)特性，提高了系統(tǒng)電壓和頻率穩(wěn)定性，兩部分控制協(xié)調(diào)合作，則無需配置儲能裝置的光伏虛擬同步機；

3)變功率點跟蹤控制使光伏電池不始終工作在最大功率點處，而是根據(jù)負荷所需功率和光伏電池最大功率之間的關(guān)系決定，當光伏電池容量充足時,即當光伏電池所能發(fā)出的最大功率值大于負荷所需時，工作狀態(tài)由負荷情況決定，變功率點跟蹤控制可以調(diào)整光伏電池工作在光伏輸出功率等于負荷所需的功率運行點；當光伏電池容量不充足時，即光伏電池所能發(fā)出的最大功率量仍不能滿足負荷的需求時，工作狀態(tài)由光照度決定，此時光伏電池需要工作在最大功率點，盡可能地發(fā)出更多的能量；通過以上控制提高了光伏系統(tǒng)的可控性，使系統(tǒng)具有預(yù)設(shè)的備用容量，通過自身控制，在不需要儲能裝置的前提下，可對光伏輸出進行實時準確的變功率點跟蹤控制，在提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時降低系統(tǒng)成本；

所述步驟2)中通過vsg控制逆變器的控制模擬了同步發(fā)電機的特性采用兩級三相光伏虛擬同步機的拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)；該三相光伏虛擬同步機的拓撲結(jié)構(gòu)為光伏電池通過boost電路、逆變器和lc濾波器與本地負載或電網(wǎng)相連，用三相等效負荷代替本地負載和電網(wǎng)所需的負載之和；光伏電池和boost電路模擬作為提供與負荷變化一致能量的原動機；逆變器和lc電路模擬同步發(fā)電機的其他部分；因此，boost電路如何調(diào)節(jié)光伏電池輸出功率，使其提供與負載需求相同的能量，以及逆變器如何模擬出同步發(fā)電機所具有的慣性和阻尼，是光伏虛擬同步機能否實現(xiàn)的關(guān)鍵。

所述步驟3)變功率點跟蹤控制使光伏電池不始終工作在最大功率點處，而是根據(jù)負荷所需功率和光伏電池最大功率之間的關(guān)系決定，由于現(xiàn)有的光伏系統(tǒng)是通過最大功率點跟蹤技術(shù)使光伏電池運行在最大功率點，當負載所需能量小于最大功率時，將多余的能量儲存在儲能裝置中，忽略了dc/dc變流器對光伏電池輸出功率的調(diào)控作用；通過對功率點跟蹤過程進行改進，使光伏電池不始終工作在最大功率點，而是工作在與此時負載變化同步的最適合的功率點，只為負載提供其所需的能量，從源頭上減少能量的發(fā)出，這樣就減少了儲能裝置帶來的成本、安裝方面的問題，省卻了儲能系統(tǒng)及其變流環(huán)節(jié)，還能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；在穩(wěn)定情況下，光伏電池的輸出功率特性曲線是以最大功率點為極值的單峰值曲線。

所述變功率點跟蹤控制在mppt中最常用的擾動觀測法的基礎(chǔ)上加入了直流母線電壓判定模塊，直流母線電壓實際值udc(k)與給定值udcref之間的大小關(guān)系，反映直流母線兩側(cè)能量是否平衡，即反映由光伏電池和dc/dc變換器組成的能量供給模塊是否能準確提供逆變器和三相負荷所需的能量；所述直流母線電壓判定的符號sudc(k)反映直流母線電壓實際值與給定值差值的正負符號系數(shù)，并將其作為功率點跟蹤過程電壓變化量δu的系數(shù)；當udc(k)<udcref時，sudc(k)＝1，直流母線電壓小于給定值，說明發(fā)出的能量不能滿足負荷所需的能量，此時電壓變化量的正負符號系數(shù)為1，系統(tǒng)保持原有的最大功率點跟蹤過程，光伏電池此時發(fā)出的能量不斷增加，直流母線電壓會隨之增大，與給定值之間的差值會越來越??；當udc(k)＝udcref時，sudc(k)＝0，此時直流母線電壓與給定值相同，直流母線兩側(cè)能量守恒，即找到了此時最佳的功率運行點，此時符號系數(shù)為0，光伏電池端電壓維持在此刻值不變；當udc(k)>udcref時，sudc(k)＝-1，直流母線電壓大于給定值，說明光伏電池發(fā)出的能量大于符合所需的能量，此時符號系數(shù)為-1，系統(tǒng)此時進行的功率點跟蹤方向與原mppt過程相反，即向著功率減少的方向跟蹤，光伏電池發(fā)出能量減少，進而直流母線電壓不斷降低直至其值等于給定值；通過以上控制，將最終獲得一個能保證直流母線兩側(cè)功率平衡的最適合的功率運行點upv-vppt，光伏電池端電壓通過dc/dc變換器的控制運行在該點處；此時，光伏電池發(fā)出的能量剛好滿足負載所需，直流母線兩側(cè)能量平衡，直流母線電壓保持穩(wěn)定。

所述步驟2)采用光伏虛擬同步機(vsg)控制逆變器是為了提高光伏系統(tǒng)的慣性和阻尼，模擬同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子機械特性，現(xiàn)將同步發(fā)電機的經(jīng)典二階方程引入到控制策略中，假定極對數(shù)為1，轉(zhuǎn)子運動方程如下式所示:

式中：pm、pe分別為機械功率和電磁功率；ω為pv-vsg的實際電角速度；δω為實際電角速度和電網(wǎng)電角速度之差；θ為電角度；d為定常阻尼系數(shù)；j為轉(zhuǎn)動慣量。

vsg控制模擬同步發(fā)電機的上述特性，設(shè)計逆變器控制方式，主要由有功-頻率控制和無功-電壓控制兩部分構(gòu)成；其中，pref、qref分別為有功和無功功率的參考值，pm為光伏系統(tǒng)模擬的機械功率，表示pv-vsg的參考輸入功率，pe、qe分別表示pv-vsg實際輸出的有功和無功功率，模擬電磁功率的變化；u0為額定電壓，u為實際輸出電壓；ω0是額定角頻率，e是電壓參考指令的幅值；也即pv-vsg的輸出電壓幅值；

虛擬同步發(fā)電機的有功–頻率控制模擬了同步發(fā)電機的調(diào)速器部分，用以實現(xiàn)有功功率和系統(tǒng)頻率之間的下垂特性。由于系統(tǒng)負荷變化而引起頻率變化時，調(diào)速器根據(jù)頻率偏差對虛擬同步機控制過程中的輸入功率pm進行修正，進而保證有功功率平衡并使系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在正常范圍內(nèi)。虛擬同步機的輸入功率可表示為

pm＝pref+kω(ω0-ω)，(公式②)

其中kω為有功-頻率下垂系數(shù)。此時虛擬同步機具有有功—頻率下垂特性；

虛擬同步發(fā)電機的無功–電壓控制模擬同步發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)器，用以表征無功功率和系統(tǒng)電壓之間的下垂特性；當系統(tǒng)電壓變化時，由勵磁調(diào)節(jié)器改變輸入無功功率qm，維持無功功率平衡及系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定，虛擬同步機的輸入無功功率可表示為

qm＝qref+kv(u0-u)，(公式③)

其中kv為無功-電壓下垂系數(shù)；

本發(fā)明的有益效果是：針對現(xiàn)有帶儲能的光伏虛擬同步機技術(shù)的缺點和實際應(yīng)用的局限性，提出了實現(xiàn)變功率點跟蹤的不帶儲能的光伏虛擬同步及控制方法。通過分析光伏電池輸出特性和兩級式光伏系統(tǒng)控制的特點，充分利用boost電路對光伏電池輸出功率的調(diào)控作用，通過對最大功率點跟蹤過程的改進，實現(xiàn)變功率點跟蹤，使光伏電池不始終運行在最大功率點處，而是根據(jù)光伏虛擬同步機系統(tǒng)的需求發(fā)出適量的功率，在不需要外加儲能裝置的前提下，解決了虛擬同步機實現(xiàn)過程中重要的能量準確供給的問題，結(jié)合逆變器vsg控制策略，解決了無需配置儲能的兩級式光伏虛擬同步機的實現(xiàn)問題。為光伏虛擬同步機控制的實現(xiàn)提供了重要的切實可行的解決途徑，不僅能提高光伏系統(tǒng)的經(jīng)濟性，還能大大提高目前高光伏滲透率下的電網(wǎng)安全和穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為光伏虛擬同步機結(jié)構(gòu)圖；

圖2為變功率點跟蹤方法流程圖；

圖3為虛擬同步機逆變器控制框圖；

圖4為負載變化時的仿真結(jié)果示意圖；其中，a.交流側(cè)輸出有功功率；b.頻率；c.交流側(cè)輸出電壓；d.交流側(cè)輸出電流；e.直流母線電壓；f.光伏電池端電壓；g.光伏電池輸出功率。

圖5為光照度變化時的仿真結(jié)果示意圖。其中,a.設(shè)定光照度變化情況；b.交流側(cè)輸出功率；c.頻率；d.交流側(cè)輸出電壓；e.直流母線電壓；f.光伏電池端電壓；g.光伏電池輸出功率.

具體實施方式

本發(fā)明提供一種變功率點跟蹤的兩級式無儲能光伏虛擬同步機控制方法，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明予以進一步說明。

圖1所示為兩級三相光伏虛擬同步機的拓撲結(jié)構(gòu)，光伏電池pv通過boost電路、逆變器和lc濾波器與本地負載或電網(wǎng)相連，用三相等效負荷代替本地負載和電網(wǎng)所需的負載之和。光伏電池pv和boost電路模擬了作為提供與負荷變化一致能量的原動機，逆變器和lc電路可以模擬同步發(fā)電機的其他部分。boost電路如何調(diào)節(jié)光伏電池輸出功率，使其提供與負載需求相同的能量，以及逆變器如何模擬出同步發(fā)電機所具有的慣性和阻尼，從而，通過vsg控制逆變器的控制模擬了同步發(fā)電機的特性，為光伏系統(tǒng)增加了慣性、阻尼和一次調(diào)頻/調(diào)壓調(diào)節(jié)特性，提高了系統(tǒng)電壓和頻率穩(wěn)定性，兩部分控制協(xié)調(diào)合作，則無需配置儲能裝置的光伏虛擬同步機；

在穩(wěn)定情況下，光伏電池的輸出功率特性曲線是以最大功率點為極值的單峰值曲線?，F(xiàn)有的光伏系統(tǒng)中，通常是通過最大功率點跟蹤技術(shù)使光伏電池運行在最大功率點，當負載所需能量小于最大功率時，將多余的能量儲存在儲能裝置中。這就忽略了dc/dc變流器對光伏電池輸出功率的調(diào)控作用，通過對功率點跟蹤過程進行改進，使光伏電池不始終工作在最大功率點，而是工作在與此時負載變化同步的最適合的功率點，只為負載提供其所需的能量，從源頭上減少能量的發(fā)出，這樣就減少了儲能裝置帶來的成本，安裝方面的問題，省卻了儲能系統(tǒng)及其變流環(huán)節(jié)，還能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

(1)boost電路控制策略

本發(fā)明通過對傳統(tǒng)mppt法進行改進，在控制過程中加入了變量符號判定模塊，將原有的單一增變量模式，變?yōu)楦鶕?jù)直流母線電壓判定的符號不定的變化量，這就改變了原有的最大功率點跟蹤軌跡，實現(xiàn)了與直流母線電壓相關(guān)的變功率點跟蹤，進而改變光伏電池端電壓來影響光伏輸出功率，其控制流程如圖1所示。

由圖2可知，變功率點跟蹤控制在mppt中最常用的擾動觀測法的基礎(chǔ)上加入了直流母線電壓判定模塊，直流母線電壓實際值udc(k)與給定值udcref之間的大小關(guān)系可以反映直流母線兩側(cè)能量是否平衡，即可以反映由光伏電池和dc/dc變換器組成的能量供給模塊是否能準確提供逆變器和三相負荷所需的能量。將原有的單一增變量模式變?yōu)楦鶕?jù)直流母線電壓判定的符號sudc(k)表征直流母線電壓值是否穩(wěn)定的判斷，改變最大功率點跟蹤過程，進而改變光伏電池輸出功率，使直流母線電壓保持穩(wěn)定，改變了原有的最大功率點跟蹤軌跡，實現(xiàn)了與直流母線電壓相關(guān)的變功率點跟蹤，進而改變光伏電池端電壓來影響光伏輸出功率；實現(xiàn)了兩級式光伏系統(tǒng)中dc/dc電路和dc/ac電路兩部分的功率平衡；

如圖中所示，當udc(k)<udcref時，sudc(k)＝1，直流母線電壓小于給定值，說明發(fā)出的能量不能滿足負荷所需的能量，此時電壓變化量的正負符號系數(shù)為1，系統(tǒng)保持原有的最大功率點跟蹤過程，光伏電池此時發(fā)出的能量不斷增加，直流母線電壓會隨之增大，與給定值之間的差值會越來越??；當udc(k)＝udcref時，sudc(k)＝0，此時直流母線電壓與給定值相同，直流母線兩側(cè)能量守恒，即找到了此時最佳的功率運行點，此時符號系數(shù)為0，光伏電池端電壓維持在此刻值不變；功率點跟蹤過程電壓變化量δu的系數(shù)；當udc(k)>udcref時，sudc(k)＝-1，直流母線電壓大于給定值，說明光伏電池發(fā)出的能量大于符合所需的能量，此時符號系數(shù)為-1，系統(tǒng)此時進行的功率點跟蹤方向與原mppt過程相反，即向著功率減少的方向跟蹤，光伏電池發(fā)出能量減少，進而直流母線電壓不斷降低直至其值等于給定值。通過以上控制，將最終獲得一個能保證直流母線兩側(cè)功率平衡的最適合的功率運行點upv-vppt，光伏電池端電壓通過dc/dc變換器的控制運行在該點處。此時，光伏電池發(fā)出的能量剛好滿足負載所需，直流母線兩側(cè)能量平衡，直流母線電壓保持穩(wěn)定。

vsg控制策略模擬同步發(fā)電機的上述特性，設(shè)計逆變器控制方式(如附圖3所示)，主要由有功-頻率控制和無功-電壓控制兩部分構(gòu)成。其中，pref、qref分別為有功和無功功率的參考值，pm為光伏系統(tǒng)模擬的機械功率，表示pv-vsg的參考輸入功率，pe、qe分別表示pv-vsg實際輸出的有功和無功功率，模擬電磁功率的變化。u0為額定電壓，u為實際輸出電壓；ω0是額定角頻率，ω是pv-vsg的實際角頻率，δω為系統(tǒng)實際角頻率值與額定值之間的差值。e和θ分別是電壓參考指令的幅值和相角，也即pv-vsg的輸出電壓幅值和功角。

虛擬同步發(fā)電機的有功–頻率控制模擬了同步發(fā)電機的調(diào)速器部分，用以實現(xiàn)有功功率和系統(tǒng)頻率之間的下垂特性。由于系統(tǒng)負荷變化而引起頻率變化時，調(diào)速器根據(jù)頻率偏差對虛擬同步機控制過程中的輸入功率pm進行修正，進而保證有功功率平衡并使系統(tǒng)頻率穩(wěn)定在正常范圍內(nèi)。虛擬同步機的輸入功率可表示為

pm＝pref+kω(ω0-ω)，(公式②)

其中kω為有功-頻率下垂系數(shù)。此時虛擬同步機具有有功—頻率下垂特性。

虛擬同步發(fā)電機的無功–電壓控制模擬同步發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)器，用以表征無功功率和系統(tǒng)電壓之間的下垂特性。當系統(tǒng)電壓變化時，由勵磁調(diào)節(jié)器改變輸入無功功率qm，維持無功功率平衡及系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定。虛擬同步機的輸入無功功率可表示為

qm＝qref+kv(u0-u)，(公式③)

其中kv為無功-電壓下垂系數(shù)。

通過matlab/simulink平臺對上述控制策略進行仿真驗證。為通過仿真進行驗證，起始負載為8kw,在2秒至3秒期間設(shè)置一個負載突增，負載由8kw突增至10kw,4秒至5秒期間負荷由8kw突增為13kw。光伏電池陣列最大功率輸出為12.6kw，交流側(cè)輸出功率、系統(tǒng)頻率、交流側(cè)輸出電壓電流、直流母線電壓、光伏電池端電壓、光伏電池輸出功率的仿真波形圖如附圖4所示。

當1s-4s時，符合所需功率始終小于光伏電池的最大輸出功率，如圖4(a)-(d)所示，光伏系統(tǒng)采用本文的控制策略后，當負載發(fā)生突增或突降的情況時，光伏系統(tǒng)交流側(cè)輸出功率始終與給定的負載變化保持一致，負載變化時交流側(cè)三相電壓幅值保持穩(wěn)定在311v，交流側(cè)三相電流隨負載的變化而變化。系統(tǒng)頻率也維持在50hz附近，最大差值在0.05hz以內(nèi)，處于正常標準范圍之內(nèi)?？梢钥闯?，此時光伏系統(tǒng)實現(xiàn)了對同步機特性的模擬，在負載變化時，光伏系統(tǒng)可以保持電壓和頻率的穩(wěn)定。圖4(e)顯示此時直流母線電壓穩(wěn)定在給定值800v不變，說明直流母線兩側(cè)功率保持平衡。附圖4(f)-(g)顯示了變功率點跟蹤過程，光伏系統(tǒng)通過變功率點跟蹤找到了適合現(xiàn)有情況的最佳的功率運行點，通過改變光伏電池端電壓，相應(yīng)地改變了光伏電池的輸出功率，使光伏輸出與負載的變化同步，充分體現(xiàn)了對光伏電池輸出功率的準確控制。

當4s-5s時，負載所需功率超過光伏電池最大輸出功率，此時，光伏電池始終運行在最大功率點處，盡可能發(fā)出更多的能量約為12.6kw,除去系統(tǒng)損耗，實際交流側(cè)輸出約為12.2kw，交流側(cè)電壓和電流也有小的波動，但都屬于正常情況。此時直流母線兩側(cè)能量不平衡，直流母線電壓降至450v附近。但由于實際光伏系統(tǒng)容量充足，且有多個機組同時工作，機組之間對于各自出力進行協(xié)調(diào)，此種情況基本不會出現(xiàn)。

當光照度變化時，系統(tǒng)能否準確提供負荷所需的能量以及能否保持系統(tǒng)頻率和并網(wǎng)電壓的穩(wěn)定，成為檢驗本發(fā)明提出的光伏虛擬同步機策略能否適應(yīng)不同運行環(huán)境的一個重要的方面。本發(fā)明對兩種光照度變化情況：1，光照度突然變化2，光照度呈線性緩慢變化進行仿真驗證，此時系統(tǒng)負載保持在8kw不變。

圖5反映了當光照度發(fā)生變化時，光伏虛擬同步機的運行情況。圖5(a)為仿真設(shè)置的光照度的變化，當2s時，光照度由1000w/m²突降為800w/m²，模擬了光伏電站經(jīng)常出現(xiàn)的遮蔽現(xiàn)象，當4s時以100(w/m²)/s的變化率經(jīng)過2s線性上升至1000w/m²，模擬了光照度緩慢變化的情況。附圖5(b)-(g)反映了光伏系統(tǒng)各參數(shù)的變化。附圖5(b)顯示了當光照度變化時，交流側(cè)功率的輸出始終保持在8kw，即始終與負荷給定相同，在光照度變化時始終滿足負荷需求。附圖5(c)反映了系統(tǒng)頻率始終保持穩(wěn)定在50hz附近，在標準范圍內(nèi)。附圖5(d)為交流側(cè)電壓始終穩(wěn)定在額定值。附圖5(e)顯示直流母線電壓始終保持在800v，雖然在光照度驟降時有少量波動，但波動量很小，基本可以忽略，直流母線電壓穩(wěn)定表征了直流母線兩側(cè)功率的平衡。附圖5(f)顯示了光伏電池端電壓的變化，由于采用了變功率點跟蹤控制，當光照度突降時，光伏電池輸出功率下降，因此需調(diào)整光伏電池端電壓，使光伏電池發(fā)出更多的能量來滿足負荷需求。當4s時，光照度呈線性增長時，光伏電池出力增加，因此光伏電池端電壓隨之緩慢升高，進而減少了發(fā)出的能量，使系統(tǒng)始終保持穩(wěn)定的交流輸出功率。附圖5(g)為光伏電池輸出功率的變化，始終保持在給定負荷8kw附近，即光伏電池在光照度變化時，通過變功率點跟蹤控制策略的調(diào)節(jié)，能始終維持輸出功率的穩(wěn)定。

在對以上兩種光伏發(fā)電中經(jīng)常遇到的情況進行仿真后，我們可以看出，采用本發(fā)明中的變功率點跟蹤控制的虛擬同步機控制策略，兩級式光伏發(fā)電系統(tǒng)可以很好地實現(xiàn)同步機的特性，在負荷變化或光照度變化時，能夠維持電壓和頻率的穩(wěn)定，保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行，在不需要超級電容或電池組等輔助儲能設(shè)備的幫助下準確提供所需能量，不僅降低了成本，還提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。