Автономная солнечная система мощности постоянного тока PV с резервным аккумулятором

Открытая модель

Этот пример показывает проект автономной системы мощности постоянного 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.
Выберите соответствующую пропорциональную составляющую ПИ-контроллера и ведущую фазой константу.

И солнечный PV и устройство хранения данных батареи поддерживают автономные загрузки. Загрузка соединяется через постоянный DC выход. 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, выводят спецификация солнечной батареи и напряжение постоянного тока. данные производителя солнечной батареи используются, чтобы определить количество панелей PV, требуемых обеспечить заданную возможность генерации.

ПИ-контроллер формы $\frac{K_v (sT_v+1)}{sT_v}$ 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 постоянного тока PV

Чтобы открыть скрипт, который проектирует автономную систему мощности постоянного тока PV в командной строке Matlab®, введите: редактируют 'ee_solar_standalone_dcsystem_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 постоянного 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 загрузку 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.

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 DC 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

Документация