Автономная солнечная степень питания переменного тока с резервной батареей

Этот пример показывает проект автономной системы степени переменного тока с резервированием батареи и помогает вам:

Выберите необходимую мощность батареи на основе профиля подключенной нагрузки и доступной солнечной степени.
Определите, как следует располагать панели, с точки зрения количества последовательных строк и количества панелей на строку.
Помогает проектировать однофазное напряжение переменного тока постоянного напряжения.
Выберите подходящее значение для пропорциональной составляющей ПИ-контроллера и константы фазового вывода.

Как солнечный PV, так и аккумулятор поддерживают автономные нагрузки. Нагрузка соединяется через однофазный источник переменного тока постоянного напряжения. Солнечная система PV работает как в режимах отслеживания максимальной точки степени, так и в режимах дерейтинга управления напряжением. Система управления батареей использует двунаправленные преобразователи постоянного тока.

Автономная система PV требует шести нормальных режимов работы, основанных на солнечном облучении, сгенерированной солнечной степени, подключенной нагрузке, состоянии заряда батареи, максимальной зарядке батареи и разрядке пределов тока.

Чтобы отследить максимальную точку степени (MPP) солнечного PV, можно выбрать между двумя методами отслеживания максимальной точки степени (MPPT):

Инкрементальная проводимость
Возмущения и наблюдения

Вы можете задать среднее значение дневной профиль нагрузки, области ежедневно доступного среднего значения солнечной энергии (кВр), солнечной системы ПВ рабочей температуры, дня автономности, времени подзарядки батареи, питания переменного тока и спецификации солнечной панели. данные производителя панели солнечных батарей используются для определения количества панелей PV, необходимых для обеспечения заданной возможности генерации.

Для $\frac{K_v (sT_v+1)}{sT_v}$ управления солнечной PV и системой управления батареями (BMS) выбрано ПИ-контроллер.

Этот пример использует:

Live скрипт MATLAB ® для разработки общей автономной PV-системы.
Simulink ® для разработки/моделирования логики управления для системы.
Simscape™ для симуляции степени.
Stateflow™ для реализации логики диспетчерской управляющей системы.

Автономный PV AC Степени Системной модели

Чтобы открыть скрипт, который проектирует автономную систему питания переменного тока, в командной строке Matlab ®, введите: edit 'ee _ solar _ standalone _ acsystem _ withbatterybackup _ данные'

Выбранные параметры батареи и солнечного объекта:

***********************************************************************************************
****          For the Given Stand-Alone PV System, Battery Sizing Parameters           ****
***********************************************************************************************
*** Calculated amphr of the battery  =  542.91 Ahr 
*** Battery nominal voltage  =  78 V
*** Battery voltage at 80% discharge  =  70.20 V 
*** Number of required battery cell  =  39.00 
*** Average discharge current  =  4.28 A
***********************************************************************************************
***********************************************************************************************
****          For the Given Solar Panel, PV Plant Parameters           ****
***********************************************************************************************
*** Required PV Power rating  =  9.36 kW 
*** Minimum number of panels required per string  =  8 
*** Maximum number of panels connected per string without reaching maximum voltage  =  10 
*** Minimum power rating of the solar PV plant  =  1.80 kW 
*** Maximum power possible per string without reaching maximum DC voltage  =  2.25 kW 
*** Actual number of panels per string  =  8 
*** Number of strings connected in parallel  =  5 
*** Actual solar PV plant power  =  9.01 kW
***********************************************************************************************
***********************************************************************************************
****                   Battery Charging/Discharging Parameters                             ****
***********************************************************************************************
Reference battery charging current = 45.24 A
Maximum battery charging current = 128.29 A
Maximum battery discharging current = 64.14 A
Maximum battery charging Power = 10.01 kW
Maximum battery discharging Power = 5.00 kW
***********************************************************************************************

Автономная панель мониторинга солнечных Степеней переменного тока

Этот пример использует функцию Simulink ® Dashboard, чтобы отобразить все системные параметры в реальном времени. Поверните ручку приборной панели в панели мониторинга, чтобы изменить солнечное излучение и реальную и реактивную степень подключенной нагрузки во время симуляции. Изменяя эти параметры, можно наблюдать, как система PV переключается между рабочими режимами.

Подсистема Объекта Солнца

Подсистема солнечных объектов моделирует солнечный объект, которая содержит параллельно соединенные строки солнечных панелей. Солнечная панель моделируется с помощью блока Solar Cell из библиотеки Simscape™ Electrical™. Этот пример использует выход напряжение от шины постоянного тока, напряжение разомкнутой цепи в зависимости от температуры и облучения, чтобы оценить количество строк солнечных панелей, соединенных последовательно, и рейтинг объекта степени, чтобы оценить количество строк солнечных панелей, соединенных параллельно. Соединение нескольких панелей может замедлить работу симуляции, поскольку увеличивает количество элементов в модели. Принимая равномерное облучение и температуру на всех солнечных панелях, можно уменьшить количество солнечных элементов, используя управляемые источники тока и напряжения, как показано на подсистеме солнечных панелей.

Отслеживание максимальной точки степени (MPPT)

Два метода MPPT реализованы с использованием подсистемы вариантов. Установите переменную MPPT варианта равной 0, чтобы выбрать возмущение и наблюдение MPPT. Установите значение переменной MPPT равным 1, чтобы выбрать инкрементальную проводимость.

Промежуточное повышение конвертер DC-DC

Преобразователь постоянного тока Boost используется для управления степенью солнечного ПВ. Когда батарея не полностью заряжена солнечным объектом, работающей в максимальной точке степени. Когда батарея полностью заряжена и нагрузка меньше, чем степень PV, солнечный PV работает в режиме постоянного напряжения постоянного тока на постоянном выходе.

Система управления батареями (BMS)

В системе управления аккумулятором используется двунаправленный преобразователь постоянного тока. Аккумулятор заряжается строением понижающий конвертер и разряжается с помощью строения boost converter. Для улучшения эффективности батареи и жизненного цикла системы с резервным копированием батарей имеют ограниченные максимальные значения зарядки и тока разрядки. Этот пример устанавливает предел на максимальное количество степени, которую батарея может подавать на нагрузку и поглощать от солнечного источника PV. Здесь максимальная зарядная степень равна мощности солнечного объекта при стандартных условиях испытания. Выбранная максимальная степень зарядки должна быть способна подзарядить батарею раньше заданного пользователем времени подзарядки батареи.

Здесь отдельный контроллер используется для зарядки и разгрузки операции. Контроллер BMS имеет два циклов, внешний цикл напряжения и внутренний цикл тока.

Однофазный источник степени переменного тока с постоянным напряжением

Однофазный источник постоянного напряжения переменной степени обеспечивает постоянное напряжение переменного тока для подключенных сложных нагрузок. Однофазный инвертор преобразует выходное напряжение постоянного тока из усилителя в постоянное одно напряжение переменного тока. Выберите подходящее ПИ-контроллер для управления выхода напряжением однофазного инвертора. Чтобы обеспечить плавность питания переменного тока для нагрузки, эта модель использует LC-фильтр.

Диспетчерские управляющие системы (Mode Control)

Автономная система PV в этом примере содержит семь рабочих режимов. Эти режимы выбираются на основе напряжения шины постоянного тока, солнечного излучения и состояния заряда батареи. Уровень напряжения шины постоянного тока используется как мера для обнаружения дисбаланса нагрузки. Если напряжение шины постоянного тока больше, $V_{dc-max}$ система генерирует больше мощности, чем требуется нагрузка. Если напряжение шины постоянного тока меньше, $V_{dc-min}$ то нагрузка требует большей степени, чем то, что генерирует система.

Уровень напряжения шины постоянного тока, $(V_{dc})$ солнечное излучение $(Irrad)$ и состояние заряда батареи $(SoC)$ используются, чтобы решить подходящий режим работы.

Режимы работы автономной системы переменного тока PV:

Mode-0 - Стартовый режим (режим запуска симуляции по умолчанию)
Mode-1 - PV в выходе напряжения, батарея полностью заряжена и изолирована
Mode-2 - PV в точке максимальной степени, батарея заряжается
Mode-3 - PV в точке максимальной степени, батарея разряжается
Mode-4 - Ночной режим, завершение работы ПВ, разрядка батареи
Mode-5 - Общее завершение работы системы
Mode-6 - PV в точке максимальной степени, батарея заряжается, нагрузка отключена

Схема управления режимом Stateflow

Документация