用户故事

欧姆龙开发了太阳能逆变器反孤岛控制算法

挑战

开发控制系统以确保太阳能发电系统在停电期间的安全运行

解决方案

使用基于模型的设计与MATLAB和Simulink对电力和控制系统建模,运行仿金宝app真,并分析系统对停电的响应

结果

  • 集成测试时间减半
  • 数据分析的完成速度快了四倍
  • 模拟关键试验条件

“欧姆龙基于模型的设计的一个重要好处是,它使大型硬件、软件和控制设计工程师团队能够在单一环境中使用工厂和控制系统模型,共同开发先进的产品。”下载188bet金宝搏

正雄Mabuchi,欧姆龙
装有太阳能系统的房屋。

即使电网供电中断,安装在家庭和企业中的太阳能发电系统仍能继续发电。这种情况被称为孤岛。如果不立即停止,孤岛可能会危及正在修理电线的工人,他们可能不知道一些电线仍在供电。传统的反孤岛机制降低了这种风险,但当几个系统安装在一起时,干扰可能导致这些机制失效。

为了解决这一问题,欧姆龙开发了aicot -反孤岛控制技术,即使在数百个太阳能发电系统紧密安装的情况下,也能迅速发现停电,防止孤岛。欧姆龙工程师使用的是MATLAB®,仿金宝app真软件®,以及Simscape Electrical™来开发这项专利技术。

OMRON首席技术专家Masao Mabuchi表示:“Simscape电气使我们能够对停电开始时电网发生的频率变化进行建模和模拟。”“我们在MATLAB和Simulink中开发了控制算法,能够快速响应这些变化,并使用我们的Si金宝appmscape Electrical模型进行闭环仿真,以确保算法能够支持高密度地区太阳能发电系统的安全运行。”金宝app

挑战

为了符合政府标准,在单单元测试中,太阳能发电系统必须在一秒内检测到电网故障,在多单元测试中,逆变器必须在五秒内关闭。通过监测电网电压变化来检测孤岛是比较困难的。除了速度慢,使用这种方法的解决方案的性能也受到安装在一起的太阳能逆变器之间的干扰的影响。金宝搏官方网站

欧姆龙试图设计一种控制器,可以通过频率变化而不是电压变化来检测停电。使用实际工厂硬件开发和测试控制器是不可行的,因为控制器需要在难以或不安全的条件下进行验证。

欧姆龙的工程师需要准确建模电力系统,包括太阳能逆变器和电网,开发一个控制系统来检测太阳能逆变器的中断和停止,并一起运行控制系统和工厂的闭环仿真来验证设计。

解决方案

欧姆龙工程师采用基于模型的设计来开发和模拟AICOT控制系统。

他们使用Simscape电气公司的基本电感、电阻、电容、开关和继电器组件对工厂进行建模。他们使用Simscape Electrical的电源模块来模拟电网。

该小组利用Simulink和Control System Toolbox™,使用statflow对控制器建模,包括故障检测算法金宝app®为CPU的条件分支和设置建模。

在Simulink中,金宝app该团队对控制模型和电厂模型进行了仿真,在其中他们调整了电力负荷和发电的平衡,并分析了停电发生时电网频率的变化。

该团队开发了一个MATLAB脚本,根据实测的实际设备电压和电流计算有功和无功功率。他们使用这个脚本来验证控制器输出。他们将脚本提供给太阳能发电系统评估公司,以便技术人员可以测试和分析故障检测时间。

完成的AICOT系统可以在不到0.2秒的时间内检测出孤岛状态。

配备aicot的太阳能逆变器目前正在生产中。在日本Ōta的一个地区,安装了554台机组,总发电量超过2100千瓦。该技术已被采纳为日本的官方标准。因此,在某一区域内安装了许多太阳能系统,并促进了日本太阳能发电系统的广泛安装。

结果

  • 集成测试时间减半.“与传统的开发工作流相比,基于模型的设计使我们能够更早地评估我们的设计,”Mabuchi说。“金宝app在开发的早期阶段,Simulink模拟帮助将花费在最终集成测试中的时间减少了50%以上。”

  • 数据分析的完成速度快了四倍.“在过去,从电压和电流波形计算有功和无功功率可能需要四五天,”万宝千说。“我们用MATLAB自动化了这个任务,现在我们在一天之内就有了结果。”

  • 模拟关键试验条件.“我们需要测试很难与实际电力系统建立起来的条件,我们需要可靠地重现我们识别出的任何错误,”Mabuchi说。“利用Simulink和Simscape electric对控制模型和工厂模型的仿真为我们解决了这些问题。”金宝app

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