100千瓦并网光伏阵列的详细模型
这个例子展示了一个100千瓦阵列通过DC-DC升压变换器和三相三电平可变电压控制系统连接到25千伏电网的详细模型。
Carlos Osorio, Shripad Chandrachood (The MathWorks)
描述
一个100千瓦的光伏阵列通过一个DC-DC升压变换器和一个三相三电平电压源变换器(VSC)连接到一个25 kv的电网。最大功率点跟踪(MPPT)是在升压变换器通过Simulink®模型使用“增量电导+积分调节器”技术实现的。金宝app
另一个示例(参见power_PVarray_grid_avg模型)使用DC_DC和VSC转换器的平均模型。在这个平均模型中，最大功率跟踪控制器是基于“摄动和观察”技术。
详细模型包含以下组件:
光伏阵列在1000 W/m^2的太阳辐照度下，最大输出100千瓦。
5 khz DC-DC升压转换器电压从PV自然电压(最大功率273 V DC)增加到500 V DC。使用“增量电导+积分调节器”技术的MPPT控制器优化了开关占空比。该MPPT系统自动改变占空比，以产生所需的电压，以提取最大功率。
1980-Hz 3级三相可变电压控制系统．VSC将500v DC链路电压转换为260v AC，并保持统一的功率因数。VSC控制系统采用两个控制回路:一个外部控制回路调节直流链路电压至+/- 250v，一个内部控制回路调节Id和Iq电网电流(有功电流和无功电流)。Id电流参考是外部控制器直流电压的输出。Iq电流参考值设为零，以保持单位功率因数。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微秒的电压和电流控制器以及锁相环同步单元的采样时间。Boost和VSC转换器的脉冲发生器使用1微秒的快速采样时间，以获得合适的PWM波形分辨率。
10-kvar电容器银行滤除VSC产生的谐波。
100kva 260V/25kV三相耦合变压器．
公用电网(25千伏配电馈线+ 120千伏等效输电系统)。
100千瓦光伏阵列使用330 SunPower模块(spri - 305e - wht - d)。该阵列由66串5个串联模块并联组成(66*5*305.2 W= 100.7 kW)。
光伏阵列块的“模块”参数允许您在NREL系统顾问模型的各种阵列类型中进行选择(https://sam.nrel.gov/)．
其中一个模块的制造商规格如下:
串联单元数:96个
开路电压:Voc= 64.2 V
短路电流Isc = 5.96 A
最大功率电压和电流:Vmp =54.7 V, Imp= 5.58 A
PV阵列块菜单允许您绘制一个模块和整个阵列的I-V和P-V特性。
PV阵列块有两个输入，允许你改变太阳辐照度(输入1为W/m^2)和温度(输入2为deg. C)。辐照度和温度分布由连接到PV阵列输入的Signal Builder块定义。
模拟
运行模型并观察作用域上的以下事件序列。
模拟从标准测试条件(25℃，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示波器上的Vmean trace)。三电平桥作为一个二极管整流和直流链路电容充电超过500v(见VSC示波器上的Vmean trace)。
在t=0.05秒时，Boost和VSC转换器被解除阻塞。直流链路电压调节在Vdc=500V。升压变换器占空比固定(如PV示波器D= 0.5)。
在t=0.25秒时达到稳定状态。因此，得到的PV电压是V_PV = (1-D)*Vdc= (1-0.5)*500=250 V(见PV范围上的Vmean trace)。光伏阵列输出功率为96千瓦(见光伏范围的Pmean轨迹)，而指定的最大功率与1000w /m^2辐照度是100.7千瓦。在范围电网上观察A相在25kv母线处的电压和电流是相的(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，以提取最大功率。当占空比D=0.454时，最大功率为100.4 kW。
在t=0.6秒时，光伏阵列平均电压=274 V，符合光伏组件规格(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下降到250 W/m^2。MPPT继续跟踪最大功率。
在t=1.2秒时，当辐照度降至250 W/m^2时，占空比D=0.461。对应的PV电压和功率为Vmean= 268 V, Pmean=24.3 kW。注意，在这种快速辐照度变化期间，MMPT继续跟踪最大功率。
从t=1.2秒到t=2.5秒，将太阳辐照度恢复到1000 W/m^2，然后将温度提高到50℃，以观察温度升高的影响。注意，当温度从25℃上升到50℃时，阵列输出功率从100.7 kW下降到93 kW。
参考文献
有关各种MPPT技术的详细信息，请参阅以下论文:
Moacyr A. G. de Brito, Leonardo P. Sampaio, Luigi G. Jr.， Guilherme A. e Melo, Carlos A. Canesin，“光伏应用中MPPT技术的比较分析”，2011年清洁电力国际会议(ICCEP)。
模块特征提取自NREL系统顾问模型(https://sam.nrel.gov/)．
你也可以从以下列表中选择一个网站:
