100千瓦光伏并网阵列的详细模型
本例展示了一个通过DC-DC升压变换器和三相三电平VSC连接到25千伏电网的100千瓦阵列的详细模型。
Pierre Giroux，Gilbert Sybille（Hydro-Quebec，Ireq）Carlos Osorio，Sharipad Chandrachood（Mathworks）
描述
100 kw的光伏阵列通过DC-DC升压转换器和三相三电平电压源转换器(VSC)连接到25 kv的电网。最大功率点跟踪(MPPT)在升压转换器中通过使用“增量电导+积分调节器”技术的Simulink®模型实现。金宝app
另一个示例(参见power_PVarray_grid_avg模型)对DC_DC和VSC转换器使用平均模型。在这个平均模型中，最大功率点跟踪控制器是基于“扰动和观察”技术。
详细模型包含以下组件：
PV阵列最多可达100千瓦，以1000 W / m ^ 2阳光辐照度。
5-KHz DC-DC升压转换器将电压从PV自然电压(最大功率273 V DC)增加到500v DC。开关占空比通过MPPT控制器优化，该控制器使用“增量电导+积分调节器”技术。该MPPT系统自动改变占空比，以产生所需的电压提取最大功率。
1980-Hz 3级3阶段VSC。VSC将500 V DC链路电压转换为260 V AC并保持Unity功率因数。VSC控制系统采用两个控制环：将DC链路电压调节到+/- 250 V的外部控制回路以及调节ID和IQ网格电流（主动和无功电流组件）的内部控制回路。ID电流参考是DC电压外部控制器的输出。IQ当前参考设置为零，以便维护Unity功率因数。电流控制器的VD和VQ电压输出转换为PWM发生器使用的三个调制信号UABC_REF。控制系统使用100微秒的采样时间，用于电压和电流控制器以及PLL同步单元。升压和VSC转换器的脉冲发生器使用1微秒的快速采样时间，以获得PWM波形的适当分辨率。
10 kvar电容库vsc产生的过滤谐波。
100-KVA 260V / 25KV三相耦合变压器。
公用电网（25 kV分配馈线+ 120 kV等效传动系统）。
100 kW PV阵列使用330个SunPower模块（SPR-305E-WHT-D）。该阵列由66个串联的5个连通模块组成（66 * 5 * 305.2 W = 100.7 kW）。
PV Array块的“模块”参数允许你在NREL系统顾问模型的各种阵列类型中选择(https://sam.nrech.gov/）。
一个模块的制造商规范是：
串联电池数量：96
开路电压:Voc= 64.2 V
短路电流：ISC = 5.96 A.
最大功率的电压和电流：VMP = 54.7 V，Imp = 5.58 a
PV阵列块菜单允许您为一个模块和整个阵列绘制I-V和P-V特性。
PV阵列块具有两个输入，允许您改变太阳辐照度（W / M ^ 2中的输入1）和温度（在DEG中输入2）。辐照度和温度分布由信号构建器块定义，该信号构建器块连接到PV阵列输入。
模拟
运行模型并在scope上观察以下事件序列。
模拟以标准测试条件（25°C，1000 W / M ^ 2）开始。
从t=0秒到t= 0.05秒，Boost和VSC转换器的脉冲被阻塞。PV电压对应开路电压(Nser*Voc=5*64.2=321 V，见PV scope上的Vmean trace)。三电平桥作为二极管整流和直流连接电容充电超过500伏(见VSC范围上的Vmean迹)。
在T = 0.05秒时，升压和VSC转换器被解除堵塞。DC链路电压在VDC = 500V处调节。升压转换器的占空比固定（D = 0.5，如PV范围所示）。
在t=0.25秒时达到稳定状态，因此PV电压为V_PV = (1-D)*Vdc= (1-0.5)*500=250 V(见PV范围上的V均值轨迹)。光伏阵列输出功率为96kw(见PV示波器上的p均值轨迹)，而1000w /m^2辐照度的规定最大功率为100.7 kW。在电网上观察，25kv母线的A相电压和电流是相同的(单位功率因数)。在t=0.4秒时启用MPPT。MPPT调节器通过改变占空比开始调节PV电压，以获得最大功率。占空比D=0.454时，得到最大功率1004 kW。
在T = 0.6秒，PV模块规格预期的PV阵列平均电压= 274V（NSER * VMP = 5 * 54.7 = 273.5 V）。
从t = 0.6秒到t = 1.1秒，太阳辐照度从1000 w / m ^ 2到250 w / m ^ 2升压。MPPT继续跟踪最大功率。
在t=1.2秒时，辐照度下降到250w /m^2，占空比D=0.461。对应的PV电压和功率分别为Vmean= 268 V和Pmean=24.3 kW。请注意，MMPT在这种快速辐照度变化期间继续跟踪最大功率。
从T = 1.2秒到t = 2.5秒，Sun辐照度恢复到1000 w / m ^ 2，然后温度增加到50°。C.为了观察温度升高的影响。注意，当温度从25°增加增加时。c至50°。C，阵列输出功率从100.7 kW减小到93 kW。
参考文献
有关各种MPPT技术的详细信息，请参阅以下文件：
Moacyr A. G. de Brito，Leonardo P. Sampaio，Luigi G. Jr.，Guilherme A. E Melo，Carlos A. Canesin“MPPT技术对PV应用技术的比较分析”，2011年国际清洁电力国际会议（ICCEP）。
模块特征是从NRES系统顾问模型中提取的（https://sam.nrech.gov/）。
您还可以从以下列表中选择一个网站：
