Описание

Массив 100-kW PV соединяется с 25-kV сеткой через усилитель DC-DC и трехфазный трехуровневый преобразователь источника напряжения (VSC). Maximum Power Point Tracking (MPPT) реализован в усилителе с помощью модели Simulink ® с помощью метода 'Perturb & Observe'.

Другой пример (см. power_PVarray_grid_det модель) использует подробные модели для DC_DC и VSC конвертеров. В этой подробной модели контроллер MPPT основан на методе 'Incremental Conductance + Integral Regulator'.

Модель среднего значения содержит следующие компоненты.

Пожалуйста, обратитесь к модели power_PVarray_grid_det для полного описания массива PV, конвертеров и соединения с сеткой.

Основное различие между детальной моделью и этой средней моделью заключается в том, что моделируются усилитель постоянного тока и трехфазный VSC. В этой средней модели усилитель и преобразователи VSC представлены эквивалентными источниками напряжения, генерирующими переменное напряжение, усредненное в течение одного цикла частоты переключения. Такая модель не представляет гармоники, но динамика, вытекающая из взаимодействия системы управления и степени, сохраняется. Эта модель позволяет использовать намного большие временные шаги, чем детальная модель (50 микросекунд против 1 микросекунды), что приводит к гораздо более быстрой симуляции. Обратите внимание, что в средней модели модель PV-массива содержит алгебраический цикл. Этот алгебраический цикл необходим, чтобы получить итеративное и точное решение модели PV, когда используются большие шаги расчета. Этот алгебраический цикл легко решается Simulink.

Алгоритм 'Perturb and Observe' MPPT реализован в блоке MPPT Control MATLAB ® Function.

Массив 100-kW PV состоит из 66 строк 5 последовательно соединенных 305 2-Вт модулей, соединенных параллельно (66 * 5 * 305,2 W = 100,7 кВт). Спецификации производителя для одного модуля:

Блок массива PV имеет два входных параметра, которые позволяют изменять солнечное излучение (вход 1 в Вт/м ^ 2) и температуру (вход 2 в ° C). Профили облучения и температуры заданы блоком Signal Builder, который соединяется с входами массива PV.

Симуляция

Запустите модель и наблюдайте следующую последовательность событий на возможности.

Симуляция начинается со стандартных условий испытаний (25 ° C, 1000 Вт/м ^ 2).

От t = 0 с до t = 0,3 с, коэффициент заполнения усилителя фиксируется (D = 0,5 как показано на возможностях ПВ). Поэтому результирующее напряжение PV является V = (1-D) * Vdc = (1-0,5) * 500 = 250 В (см. V_PV трассировку по объему PV). Выходная степень массива составляет 96 кВт (см. Pmean trace), в то время как заданная максимальная степень с облучением 1000 Вт/м ^ 2 составляет 100,7 кВт. Обратите внимание на объем сетки, что напряжение и ток фазы А на шине 25 кВ находятся в фазе (коэффициент степени единицы).

При t = 0,3 с активизируется MPPT. Регулятор MPPT начинает регулировать напряжение PV путем изменения коэффициента заполнения в порядке извлечения максимальной степени. Максимальная степень (100,7 кВт) получается, когда коэффициент заполнения D = 0,453.

От t = 0,3 с до t = 0,5 с, массив PV работает при стандартных условиях испытания (25 ° C, 1000 Вт/м ^ 2). Коэффициент заполнения D изменяется между 0,450 и 0,459. Напряжение PV = 273,5 V (Nser * Vmp = 5 * 54,7 = 273,5 V) и средняя степень = 100,7 кВт, как ожидалось из спецификаций модуля PV.

От t = 0,5 с до t = 1,0 с солнечное облучение растёт с 1000 Вт/м ^ 2 до 250 Вт/м ^ 2. Видно, что этот тип контроллера MPPT отслеживает максимальную степень только в то время как излучение остается постоянным.

От t = 1,0 с до t = 1,5 с, когда облучение остается постоянным и равным 250 Вт/м ^ 2, коэффициент заполнения D изменяется между 0,466 и 0,474. Соответствующее напряжение и степень PV V_PV= 265 V и Pmean = 24,4 кВт.

От t = 1,5 с до t = 6,0 с солнечное облучение восстанавливают до 1000 Вт/м ^ 2 и затем температуру изменяют между 50 ° С. и 0 ° С. Обратите внимание, что максимальная выходная степень PV (107,5 кВт) получается при минимальной температуре (0 oC).

Ссылки

Для получения дополнительной информации о различных методах MPPT, обратитесь к следующему документу:

Моасир А. Г. де Брито, Леонардо П. Сампайо, Луиджи Г. младший, Гильерме А. э Мело, Карлос А. Канесин «Сравнительный анализ методов MPPT для применения ПВ», Международная конференция по чистой электрической Степени 2011 года (ICCEP).

Характеристики модуля были извлечены из NREL System Advisor Model (https://sam.nrel.gov/).