В этом примере показана работа типичной безтрансформаторной фотоэлектрической (PV) жилой системы, подключенной к электросети.
Модель массива SPS PV реализует массив PV, построенный из модулей PV с последовательным и параллельным подключением. Он позволяет моделировать различные предустановленные модули PV, доступные от NREL System Advisor Model (январь 2014 г.), а также определяемый пользователем модуль PV. Блок матрицы PV имеет два входа, которые позволяют подавать изменяющиеся солнечные излучения (вход Ir в Вт/м ^ 2) и температурные (вход T в ° C) данные.
В нашем примере матрица PV состоит из одной строки из 14 модулей TSM-250 Trina Solar, соединенных последовательно. При 25 ° C и при солнечном облучении 1000 W/m2 струна может производить 3500 Вт.
Два небольших конденсатора, соединенных на + и - клеммах матрицы PV, используются для моделирования паразитной емкости между модулями PV и землей.
Инвертор моделируется с использованием однофазного полномостового модуля IGBT с ШИМ-управлением (H-мост). Топология фильтра на стороне сетки представляет собой классическую конфигурацию LCL с индукторами, разделенными поровну между линейной и нейтральной ветвями.
Система управления содержит пять основных подсистем на базе Simulink ®:
MPPT Controller: Контроллер слежения за точкой максимальной мощности (MPPT) основан на методе 'Perturb and Observe'. Эта система MPPT автоматически изменяет опорный сигнал VDC инвертора регулятора VDC, чтобы получить напряжение постоянного тока, которое извлекает максимальную мощность из ПН.
Регулятор VDC: Определите требуемый идентификатор (активный ток) для регулятора тока.
Регулятор тока: На основе эталонов тока Id и Iq (реактивный ток) регулятор определяет требуемые опорные напряжения для инвертора. В нашем примере привязка Iq установлена равной нулю.
PLL & Measurements: Требуется для синхронизации и измерения напряжения/тока.
Генератор PWM: используйте метод биполярной модуляции PWM, чтобы генерировать сигналы запуска для IGBT. В нашем примере несущая частота ШИМ установлена равной 3780 Гц (63 * 60).
Сетка моделируется с использованием типичного полюсного трансформатора и идеального источника переменного тока 14,4 кВ. Трансформатор 240V вторичная обмотка подключаются к центру, а центральный нейтральный провод заземляется через малое сопротивление Rg. Жилая нагрузка (10 кВт/4 кВар при 240 В) равномерно распределена между двумя «горячими» (120 В) клеммами.
Выполните моделирование и просмотрите результирующие сигналы в различных областях.
Начальное входное излучение для модели матрицы PV составляет 250 W/m2, а рабочая температура - 25 ° C. (около t = 0,25 сек.), получаем напряжение PV (Vdc_mean) 424,5 В и извлекаем мощность (Pdc_mean) от множества составляет 856 Вт. В t=0.4 секунду сияние солнца быстро увеличено от 250 W/m^2 до 750 W/m^2. Из-за работы MPPT система управления увеличивает значение VDC до 434,2 В, чтобы извлечь максимальную мощность из строки PV (2624 Вт). Эти значения хорошо соответствуют ожидаемым значениям. Чтобы подтвердить это, используйте кнопку Plot в меню PV Array для печати I-V и P-V характеристик строки PV на основе спецификаций производителя.
Если вы посмотрите на ток утечки (объем Ig), вы заметите, что ток, протекающий через паразитную емкость модулей PV, отсутствует. Это связано с использованием метода PWM и топологии фильтра. Теперь, если выбрать метод однополярной модуляции ШИМ (с помощью меню управления инвертором) и повторить моделирование, в системе появится значительный ток утечки.