Автономная солнечная система мощности переменного тока PV с резервным аккумулятором

Открытая модель

Этот пример показывает проект автономной системы мощности переменного тока PV с резервным аккумулятором и помогает вам к:

  • Выберите необходимую оценку батареи на основе связанного профиля загрузки и доступной солнечной энергии.

  • Определите, как панели должны быть расположены в терминах количества подключенных последовательно строк и количества панелей на строку.

  • Помогает спроектировать постоянное напряжение однофазный источник питания переменного тока.

  • Выберите подходящее значение для пропорциональной составляющей ПИ-контроллера $(K_v)$и ведущую фазой константу$(T_v)$.

И солнечный PV и устройство хранения данных батареи поддерживают автономные загрузки. Загрузка соединяется через постоянное напряжение однофазный источник питания переменного тока. Солнечная система PV управляет и в отслеживании точки максимальной мощности и снизила норму режимов управления напряжения. Система управления батареи использует двунаправленные конвертеры DC-DC.

Автономная система PV требует шести нормальных рабочих режимов на основе освещенности солнечного излучения, произвел солнечную энергию, соединенную загрузку, состояние заряда батареи, максимальной зарядки аккумулятора и разряда текущих пределов.

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

  • Инкрементная проводимость

  • Возмущение и наблюдение

Можно задать среднесуточный связанный профиль загрузки, ежедневная доступная средняя солнечная энергия области (kWhr), солнечная системная рабочая температура PV, день автономии, батарея перезаряжают время, источник питания переменного тока и спецификацию солнечной батареи. данные производителя солнечной батареи используются, чтобы определить количество панелей PV, требуемых обеспечить заданную возможность генерации.

$\frac{K_v (sT_v+1)}{sT_v}$ПИ-контроллер выбран, чтобы управлять солнечным PV и системой управления батареи (BMS).

Этот пример использует:

  • Live скрипт MATLAB®, чтобы спроектировать полную автономную систему PV.

  • Simulink®, чтобы проектировать/симулировать управляющую логику для системы.

  • Simscape™, чтобы симулировать силовую цепь.

  • Stateflow™, чтобы реализовать логику диспетчерской управляющей системы.

Автономная системная модель мощности переменного тока PV

Чтобы открыть скрипт, который проектирует автономную систему мощности переменного тока PV в командной строке Matlab®, введите: редактируют 'ee_solar_standalone_acsystem_withbatterybackup_data'

Выбранная батарея и солнечные параметры объекта PV:

***********************************************************************************************
****          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 солнечная панель системного мониторинга мощности переменного тока PV

Этот пример использует функцию Simulink® Dashboard, чтобы отобразить все параметры системы реального времени. Поверните кнопку инструментальной панели в контролирующей панели, чтобы изменить освещенность солнечного излучения и действительную мощность и реактивную мощность связанной загрузки во время симуляции. Путем изменения этих параметров можно наблюдать, как система PV переключается между рабочими режимами.

Солнечная подсистема объекта

Солнечная подсистема объекта моделирует солнечный объект, который содержит соединенные с параллелью строки солнечных батарей. Солнечная батарея моделируется с помощью блока Solar Cell из библиотеки Simscape™ Electrical™. Этот пример использует выходное напряжение от шины DC, напряжения разомкнутой цепи в зависимости от температуры и облученности, чтобы оценить, что количество строк солнечной батареи, соединенных последовательно, и номинальная мощность объекта, оценивает количество строк солнечной батареи, соединенных параллельно. Соединение нескольких панелей может замедлить симуляцию, потому что это увеличивает число элементов в модели. Путем принятия универсальной облученности и температуры через все солнечные батареи, возможно сократить количество солнечных элементов при помощи управляемого тока и источников напряжения как показано в подсистеме солнечной батареи.

Отслеживание точки максимальной мощности (MPPT)

Два метода MPPT реализованы с помощью различной подсистемы. Установите различную переменную MPPT на 0 выбирать возмущение и наблюдение MPPT. Установите переменную MPPT на 1 выбирать инкрементную проводимость.

Промежуточное повышение конвертер DC-DC

Конвертер DC-DC повышения используется, чтобы управлять солнечной степенью PV. Когда батарея не полностью заряжена солнечный объект PV, управляемый в точке максимальной мощности. Когда батарея полностью заряжена, и загрузка меньше, чем степень PV, солнечный PV управляется в постоянном режиме управления напряжения на шине выхода DC.

Система управления батареи (BMS)

Система управления батареи использует двунаправленный конвертер DC-DC. Батарея заряжена настройкой понижающего конвертера, и это разряжено с помощью настройки конвертера повышения. Чтобы улучшать производительность батареи и жизненный цикл, системы с резервным аккумулятором ограничили максимальную зарядку аккумулятора и разряд текущего. Этот пример устанавливает предел для максимального количества энергии, которое батарея может предоставить к загрузке и поглотить из солнечного источника PV. Здесь, максимальная заряженная степень равна солнечной мощности предприятия в стандартном условии испытания. Выбранная максимальная заряженная степень должна смочь перезарядить батарею раньше, чем батарея перезаряжает время, заданное пользователем.

Здесь, отдельный контроллер используется для зарядки и разряда операции. У контроллера BMS есть два цикла, внешний цикл напряжения и внутренний текущий цикл.

Однофазный постоянный источник питания переменного тока напряжения

Однофазный постоянный источник питания переменного тока напряжения предоставляет постоянное напряжение переменного тока связанным комплексным загрузкам. Однофазный инвертор преобразует выходное напряжение постоянного тока от конвертера повышения до постоянного одного предоставления напряжения переменного тока. Выберите подходящий ПИ-контроллер, чтобы управлять выходным напряжением одного-pahse инвертора. Чтобы обеспечить сглаженный источник питания переменного тока загрузке, эта модель использует фильтр LC.

Диспетчерская управляющая система (управление режимом) параметры

Автономная система PV в этом примере включает семь рабочих режимов. Эти режимы выбраны на основе напряжения на шине DC, освещенности солнечного излучения и состояния заряда батареи. Уровень напряжения на шине DC используется в качестве меры, чтобы обнаружить неустойчивость загрузки. Если напряжение на шине DC больше$V_{dc-max}$, система производит больше энергии, чем, чего требует загрузка. Если напряжение на шине DC меньше$V_{dc-min}$, то загрузка требует большего количества степени, чем, что генерирует система.

Уровень напряжения на шине DC$(V_{dc})$, освещенность солнечного излучения$(Irrad)$ и состояние заряда батареи$(SoC)$ используются, чтобы решить подходящий рабочий режим.

Рабочие режимы автономной Системы AC PV:

  • Режим Mode 0 - Start (Симуляция по умолчанию стартовый режим)

  • Режим 1 - PV в управлении выходным напряжением, батарея, полностью заряженная и изолированная

  • Режим 2 - PV в точке максимальной мощности, батарея заряжается

  • Режим 3 - PV в точке максимальной мощности, батарея разряжается

  • Режим Mode 4 - Night, завершение работы PV, батарея разряжается

  • Режим 5 - Общее завершение работы системы

  • Режим 6 - PV в точке максимальной мощности, батарея заряжается, загрузка отключается

Схема управления режима Stateflow

Выходные данные моделирования

Документация Simscape Electrical

Поддержка

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте