一、绪论

本章主要介绍风光互补发电系统的研究背景和现实意义。随着传统化石能源消耗增加以及环境污染问题日益突出，太阳能、风能等可再生能源的开发利用受到广泛关注。太阳能具有清洁、分布广、维护成本低等优点，但受昼夜变化和天气影响较大；风能同样属于清洁能源，但具有随机性和波动性。将光伏发电与风力发电结合，可以在一定程度上弥补单一能源输出不稳定的问题，提高系统供电连续性和能源利用率。

本章还可简要说明国内外风光互补发电技术的发展现状，指出目前研究主要集中在最大功率点跟踪、功率变换控制、并网控制和系统稳定性分析等方面。最后提出本文的研究目标：基于 MATLAB/Simulink 建立风光互补并网发电系统模型，完成关键参数设计，并通过仿真实验分析光伏、风机及互补系统的输出特性。

二、风光互补并网发电系统理论基础

本章主要介绍系统涉及的基本理论。首先说明光伏发电原理，光伏阵列通过光生伏特效应将太阳辐照能转换为直流电能，其输出功率受辐照度和温度影响明显。为了提高光伏利用效率，需要采用 MPPT 最大功率点跟踪控制，使光伏阵列尽可能运行在最大功率点附近。

其次介绍风力发电原理。风机输出功率与风速呈非线性关系，当风速低于切入风速时，风机不输出功率；当风速达到额定风速后，输出功率保持在额定值附近；超过切出风速时，系统需要停机保护。然后介绍 Boost 升压变换器的作用，它用于提升光伏侧直流电压，使其满足直流母线或逆变并网的需求。

本章还应说明并网逆变器和滤波器的基本作用。逆变器将直流电转换为交流电，滤波电感用于减小并网电流纹波，提高输出电能质量。通过这些理论基础，可以为后续系统建模和参数设计提供依据。

三、系统建模与关键参数设计

本章围绕 MATLAB/Simulink 仿真模型展开。系统主要由光伏发电子系统、风力发电子系统、功率变换环节、直流母线、逆变并网环节和滤波环节组成。光伏侧通过 Boost 电路实现升压和功率调节，风机侧作为另一种可再生能源输入，与光伏输出共同构成风光互补发电结构。

参数设计方面，可设置系统额定功率为 50 kW，结合直流母线电压、电网电压、开关频率和允许电流纹波等指标，计算并网滤波电感、Boost 电感、Boost 电容以及占空比等关键参数。论文中可将这些参数整理为表格，用于说明模型参数来源和设计合理性。

本章还可以介绍本文使用的主要文件和模型。例如，PV_grid.slx 用于光伏并网发电仿真，wind_turbine.slx 用于风力发电特性分析，run_thesis_experiments.m 用于统一生成实验图表和数据结果，tests/verify_extended_outputs.m 用于检查输出文件是否完整。通过这种方式，可以体现实验过程的可复现性。

四、MATLAB/Simulink 仿真实验与结果分析

本章是论文的核心实验部分。首先进行典型日辐照度输入实验，绘制一天内太阳辐照度变化曲线。结果表明，辐照度在早晨逐渐升高，中午附近达到峰值，傍晚逐渐下降，符合光伏发电的日变化规律。

其次进行多场景辐照度实验，设置晴天、多云和弱光三种工况，对比不同天气条件下光伏发电量的变化。仿真结果说明，光伏输出受天气影响明显，晴天条件下发电量最高，多云和弱光条件下输出明显下降。

然后进行光伏 MPPT 特性实验。在不同辐照度下绘制光伏 P-V 曲线，并标出最大功率点。结果表明，随着辐照度升高，光伏最大输出功率增加，最大功率点位置发生变化，说明 MPPT 控制对于提高光伏发电效率具有必要性。

接着进行风机功率特性实验。根据切入风速、额定风速和切出风速绘制风机输出功率曲线。结果显示，风机功率随风速增加呈非线性上升，当达到额定风速后输出功率基本保持稳定。

最后进行风光互补功率实验和动态波形分析。将光伏输出与风电输出叠加，比较单独光伏系统和风光互补系统的功率变化。结果表明，风电可以在弱光或傍晚时段补偿光伏出力不足，使系统总输出更加平稳。同时，通过直流母线电压响应、并网电压电流波形和风机输出响应图，可以进一步分析系统动态运行特性。

五、总结与展望

本文基于 MATLAB/Simulink 建立了风光互补并网发电系统模型，并完成了光伏、风机、Boost 变换器、滤波器和并网输出等关键环节的仿真分析。实验结果表明，光伏输出受辐照度影响明显，风机输出受风速影响明显，两者结合后可以改善单一能源发电波动较大的问题，提高系统输出稳定性。

本文的不足之处在于，部分仿真输入采用典型数据或理论计算结果，尚未引入长期实测气象数据；控制策略也主要以基础仿真分析为主，未进一步比较不同 MPPT 算法或并网控制方法。后续研究可结合实际地区的太阳辐照度和风速数据，优化控制策略，并进一步开展硬件实验验证，提高系统设计的工程应用价值。