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欧姆龙开发用于防孤岛控制的太阳能逆变器控制算法

挑战

开发控制系统,确保太阳能发电系统在停电期间安全运行

解决方案

使用MATLAB和Simulink的基于模型的设计来建模电力和控制系统,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,它可以使大型硬件、软件和控制设计工程师团队一起工作,通过在单一环境中使用工厂和控制系统模型开发先进的产品。”下载188bet金宝搏

OMRON的Masao Mabuchi
有太阳能系统的房子。

安装在家庭和企业的太阳能发电系统即使在电网供电中断的情况下也能继续发电。这种情况被称为岛状。如果不立即停止,岛屿可能危及维修电线的工人,他们可能不知道一些电线仍然有电力。传统的防孤岛机制降低了这种风险,但当几个系统安装在一起时,干扰可能会导致这些机制失效。

为了解决这一问题,欧姆龙开发了aicot防孤岛控制技术,即使在数百个太阳能发电系统紧密安装在一起的情况下,也能快速检测停电,防止孤岛。欧姆龙工程师使用MATLAB®,仿金宝app真软件®和Simscape electric™共同开发这项专利技术。

欧姆龙首席技术专家Masao Mabuchi表示:“Simscape electric使我们能够建模和模拟停电开始时电网上发生的频率变化。”“我们在MATLAB和Simulink中开发了控制算法,可以快速响应这些变化,并使用我们的Si金宝appmscape电气模型进行闭环模拟,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一个难点。除了速度慢之外,使用这种方法的解决方案的性能还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复制或不安全的条件下进行验证。

欧姆龙的工程师需要精确地建模电力系统,包括太阳能逆变器和电网,开发一个控制系统来检测停电和停止太阳能逆变器,并一起运行控制系统和工厂的闭环模拟,以验证设计。

解决方案

欧姆龙工程师使用基于模型的设计开发和模拟AICOT控制系统。

他们使用Simscape Electrical的基本电感、电阻、电容、开关和继电器组件来模拟工厂。他们使用Simscape电气电源块来建模电网。

该团队使用Simulink和Control System Toolbox™,使用statflow对控制器进行建模,包括故障检测算法金宝app®来模拟CPU的条件分支和设置。

在Simulink中,金宝app该团队对控制模型和工厂模型进行了模拟,在这些模型中,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,可以根据实际设备的测量电压和电流计算有功功率和无功功率。他们使用这个脚本来验证控制器输出。他们为评估太阳能发电系统的公司提供了脚本,以便技术人员可以测试和分析故障检测时间。

完整的AICOT系统可以在不到0.2秒的时间内检测到孤岛状况。

装有aicot的太阳能逆变器目前正在生产中。在日本Ōta的一个部分,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,它使许多太阳能系统能够在某个地区安装,并为日本太阳能发电系统的广泛安装做出了贡献。

结果

  • 集成测试时间减半.Mabuchi说:“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。“金宝app在开发的早期阶段,Simulink模拟帮助将最终集成测试的时间减少了50%以上。”

  • 数据分析完成速度快了四倍.“在过去,根据电压和电流波形计算有功功率和无功功率可能需要4到5天,”Mabuchi说。“我们使用MATLAB来自动化这项任务,现在我们在一天内就有了结果。”

  • 模拟关键试验条件.Mabuchi说:“我们需要测试难以在实际电力系统中设置的条件,我们需要可靠地重现我们识别的任何错误。”“用Simulink和Simscape electric模拟控制模型和植物模型,为我们解决了这些问题。”金宝app