主要内容

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100千瓦グリッド接続PVアレイの详细モデル

この例では,DC-DC升圧コンバーターおよび三相3レベルVSCを介して25千伏グリッドに接続された100千瓦アレイの详细モデルを说明します。

皮埃尔·吉鲁,吉尔伯特西比尔(魁北克水电,IREQ)卡洛斯·奥索里奥,Shripad Chandrachood(The MathWorks公司)

说明

100千瓦PVアレイは,DC-DC升圧コンバーターおよび三相3レベル电圧源コンバーター(VSC)を介して25千伏グリッドに接続されています。最大电力点追従(MPPT)は,'增量电导(INC)+积分调节器”手法を用いた的Simulinkモデルによっ金宝appて升圧コンバーターに実装されています。

别の例(power_pvarray_grid_avgモデルモデル参照)では,dc_dcおよびvscコンバーターの平台モデルを使します。この平等モデルは,mpptコントローラーは「扰动和观察」手法に基础ています。

详细モデルにには次次コンポーネントが含まれれていい

  • 光伏阵列は1000W /平方公尺太阳放射照度において最大100千瓦を供给します。

  • 5千赫DC-DC升压转换器はPV自然电圧(最大电力で273 V DC)から500 V DCに电圧を上げます。デューティ比の切り替えは '增量电导(INC)+积分调节器' 手法を使用するMPPTコントローラーによって最适化されます。このMPPTシステムは,デューティ比を自动的に変动させて最大电力を引き出すために必要な电圧を生成します。

  • 33 * 60(1980)Hz的500 V 3级3相VSC.VSCは500 V DCリンク电圧を260 V ACに変换し,一定の力率を维持します.VSC制御システムは,次の2つの制御ループを使用します.DCリンク电圧を+/- 250 Vに制御する外部制御ループと标识およびIQグリッド电流を制御する内部制御ループ(有效电流成分と无效电流成分).ID指令电流はDC电圧外部コントローラーからの出力です.Iq指令电流は,一定の力率を维持するためにゼロに设定されます。电流コントローラーからのVd的およびVQ电圧出力は,PWM发生器で使用される3つの変调信号Uabc_refに変换されます。制御システムは,电圧および电流コントローラーと共に,PLL同期ユニットにも100マイクロ秒のサンプル时间を使用します。升圧およびVSCコンバーターのパルス発生器は,PWM波形の适切な分解能を得るために1マイクロ秒の高速サンプル时间を使用します。

  • 10千乏的电容器组はVSCによって生成される高调波をフィルター处理します。

  • 100千伏安260V / 25kV的三相耦合变压器

  • 公用电网(25千伏配电支线+ 120千伏等価送电システム)。

100 kW PVアレイは330个のSUNPOWERモジュール(SPR-305E-WHT-D)をアレイ,直列接続れた5つのモジュールをもつれたさの并列并列接続ささ接続并列接続接続されますたストリングででされ(66* 5 * 305.2 w = 100.7 kW)。

PV阵列ブロックブロック[モジュール]パラメーターパラメーター使使する,NRES系统顾问模型(https://sam.nrel.gov/)のさまざまなアレイタイプから选択できます。

1つのモジュールの制造元による仕様は次のとおりです。

  • 串联单元的数量:96

  • 开路电压:VOC = 64.2 V.

  • 短路电流:电流Isc = 5.96甲

  • 最大功率的电压和电流:VMP = 54.7 V,Imp = 5.58 a

PV阵列ブロックのメニューにより,选択されたモジュールとアレイ全体のI-V特性とPV特性をプロットできます。

PV阵列ブロックには,変动する太阳放射照度(入力1,W /平方公尺単位)と温度(入力2,℃単位)の2つの入力があります。放射照度と温度のプロファイルは,PVアレイの入力に接続される信号生成器ブロックで定义されます。

シミュレーション

モデルを実行し,范围ブロックで次の一连のイベントを観察します。

标准テスト条件(25℃,1000W /平方公尺)でシミュレーションを开始します。

t = 0时秒〜T = 0.05秒では,升圧およびVSCコンバーターへのパルスはブロックされます.PV电圧は开回路电圧に対応します(Nser *的Voc = 5 * 64.2 = 321 V,PVスコープのV平トレースを参照)0.3级桥ブロックはダイオード整流器として动作し,DCリンクコンデンサは500伏を超えて充电されます(VSCスコープのV平トレースを参照)。

T = 0.05秒において,升圧およびVSCコンバーターのブロックが解除されます.DCリンク电圧は伏= 500Vに制御されます。升圧コンバーターのデューティ比は固定されます(PVスコープに示されるとおりd = 0.5)。

T = 0.25秒で定常状态に达します。その结果,PV电圧はV_PV =(1-d)* V DC =(1-0.5)* 500 = 250 Vになります(PVスコープのV平トレースを参照)。1000W /平方公尺放射照度で指定された最大电力は100.7千瓦ですがPV阵列の出力电力は96千瓦です(PVスコープのPmeanトレースを参照).Gridスコープで25千伏母线における甲相の电圧と电流が同相にあることを観察します(一定の力率).T = 0.4秒でMPPTが有效になります.MPPT制御器は,最大电力を引き出すために,デューティ比を変动させることによってPV电圧の制御を开始します。デューティ比がd = 0.454のときに,最大电力(100.4千瓦)が得られます。

T = 0.6秒で,PVアレイの平均电圧が274 Vになります。これはPVモジュールの仕様で想定されるとおりです(Nser *的Vmp = 5 * 54.7 = 273.5 V)。

t = 0.6秒〜t = 1.1秒では,太阳放射照度は1000 w / m ^ 2から250 w / m ^ 2に减少し.mpptは最大电力の监视続け続けます。

放射照度が250W /平方公尺に减少するT = 1.2秒の时点で,デューティ比d = 0.461です。対応するPV电圧と电力はV平= 268 VとPmean = 24.3千瓦です。放射照度の急変时にもMMPTは最大电力の监视を続けることに注目してください。

温度上升の影响を観察するために,T = 1.2秒〜T = 2.5秒では太阳放射照度は1000W /平方公尺に回复し,その后も温度が50℃に上升します。温度が25℃から50℃に上升するときに,アレイの出力电力が100.7千瓦から93千瓦に下降することに注目してください。

参考文献

各种MPPT手法の详细は,次の文献を参照してください。

Moacyr A. G. - 布里托,莱昂纳多P.桑帕约,路易吉·G.小,吉列尔梅A.ē梅洛,卡洛斯A. Canesin“MPPT技术的光伏应用的比较分析”,2011国际会议上清洁电力(ICCEP)。

モジュールの特性はNREL系统顾问模型(https://sam.nrel.gov/)から抜粋したもの。