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详细的100千瓦的发电光伏阵列模型

开放模式

这个例子显示了一个详细的100千瓦阵列模型连接到一个25-kV网格通过电源提高转换器和一个三相三级VSC。

皮埃尔•吉鲁吉尔伯特Sybille(魁北克电力局是IREQ)卡洛斯•奥索里奥Shripad Chandrachood (MathWorks)

描述

100千瓦光伏阵列与25-kV网格通过电源提高转换器和三相三电平电压源变换器(VSC)。翻译最大功率点跟踪(MPPT)是实现提高变换器的仿真软件®模型使用增量电导+积分调节器的技术。万博1manbetx

另一个例子(参见power_PVarray_grid_avg模型)使用DC_DC的平均模型和VSC转换器。翻译在这个平均模型MPPT控制器是基于“扰乱和观察”技术。

详细的模型包含以下组件:

  • 光伏阵列提供100千瓦的最大1000 W / m ^ 2太阳辐照度。

  • 5-kHz直流-直流提升转换器增加电压从PV自然电压(273 V直流在最大功率)到500 V直流。翻译工作周期切换优化的MPPT控制器使用增量电导+积分调节器的技术。翻译这MPPT系统自动变化的责任周期以生成所需的电压提取最大功率。

  • 1980 - hz三级三相VSC。VSC将500 V直流环节电压转换成260 V AC功率因数并保持团结。VSC控制系统使用两个控制回路:外部控制回路调节直流环节电压+ / - 250 V和内部控制回路调节Id和智商电网电流(有源和无功电流分量)。当前Id引用外部控制器的输出直流电压。智商电流参考设置为零功率因数为了维护团结。Vd和Vq电压输出的电流控制器调制信号转换为三个Uabc_ref PWM发生器使用。控制系统使用一个样品时间为100微秒为电压和电流控制器以及锁相环同步单元。提高脉冲发电机和VSC转换器使用快速示例1微秒的时间为了得到一个适当的解决PWM波形。

  • 10-kvar电容器银行过滤VSC产生的谐波。

  • 100 - 260 kva v / 25 kv三相耦合变压器。

  • 公用电网(25-kV配电馈线+ 120 kV等效传输系统)。

100 - 330千瓦光伏阵列使用SunPower模块(spr - 305 e - - d)。数组包含66 5的字符串串联模块并行连接(66 * 5 * 305.2 W = 100.7千瓦)。

光伏阵列块的模块的参数允许您选择不同的数组类型NREL系统顾问模型(https://sam.nrel.gov/)。

制造商规范一个模块有:

  • 串联细胞数量:96

  • 开路电压:Voc = 64.2 V

  • 短路电流:Isc = 5.96

  • 电压和电流最大力量:Vmp = 54.7 V,小鬼= 5.58

光伏阵列块菜单允许您绘制一个模块的电流-电压和p - v特性,对整个数组。

光伏阵列块有两个输入,允许你改变太阳辐照度(输入1 W / m ^ 2)和温度(输入2摄氏度)。辐照度和温度资料是由一块信号生成器是连接光伏阵列输入。

模拟

运行模型,观察范围以下的事件序列。

仿真开始标准测试条件(25摄氏度,1000 W / m ^ 2)。

从t = 0秒到t = 0.05秒,脉冲刺激和VSC转换器受阻。PV电压对应于开路电压(西里诺克斯* Voc = 5 * 64.2 = 321 V,见Vmean跟踪光伏范围)。三级桥是一个二极管整流器和直流环节电容充电超过500 V(见Vmean跟踪VSC范围)。

在t = 0.05秒,增加和VSC de-blocked转换器。直流环节电压调节直流= 500 v。责任周期,提高转换器是固定的(D = 0.5 PV范围如图所示)。

达到稳定状态在t = 0.25秒。因此产生的PV电压V_PV =(一维)* Vdc = (1 - 0.5) * 500 = 250 V(见Vmean跟踪光伏范围)。光伏阵列输出功率为96千瓦(见Pmean跟踪光伏范围)而指定的最大功率1000 W / m ^ 2辐照度是100.7千瓦。观察范围网格相25 kV母线的电压和电流相位(统一功率因数)。翻译在t = 0.4秒MPPT启用。翻译的MPPT监管机构开始调节光伏电压通过改变工作周期以谋取最大力量。得到最大功率(100.4 kW)当责任周期是D = 0.454。

在t = 0.6秒,光伏阵列意味着= 274 V电压按预期从光伏模块规范(西里诺克斯* Vmp = 5 * 54.7 = 273.5 V)。

从t = 0.6秒到t = 1.1秒,太阳辐照度增加从1000 W / m ^ 2 250 W / m ^ 2。MPPT继续跟踪最大功率。

在t = 1.2秒当辐照度已经下降到250 W / m ^ 2,工作周期是D = 0.461。相应的PV电压和功率Vmean = 268 V和Pmean = 24.3千瓦。注意,MMPT继续跟踪最大功率辐照度的变化在这快。

从t = 1.2秒到t = 2.5秒恢复太阳辐照度回1000 W / m ^ 2,然后温度增加到50度c .为了观察温度升高的影响。注意,当温度从摄氏25度增加到50摄氏度,阵列输出功率减少从100.7 kW到93 kW。

引用

翻译各种MPPT技术的详细信息,参考以下文章:

Moacyr a·g·德·布里托,莱昂纳多·桑帕约路易吉·g·Jr ., Guilherme a e梅洛,卡洛斯·a . Canesin”翻译的比较分析MPPT光伏技术应用”,2011年国际会议上清洁电力(ICCEP)。

NREL的模块特征提取系统顾问模型(https://sam.nrel.gov/)。