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400 kW グリッド接続 PV ファーム (平均モデル)

この例では、2 段階コンバーターを使用して 25 kV グリッドに接続された、小規模な PV ファーム (400 kW) の平均モデルを説明します。

説明

PV ファームは 4 つの PV アレイで構成され、それぞれが 1000 W/m2 の太陽放射照度で最大 100 kW を供給します。1 つの PV array ブロックは 64 個の並列ストリングで構成され、各ストリングには 5 個の SunPower SPR-315E モジュールが直列に接続されています。

各 PV アレイは DC/DC コンバーターに接続されます (平均モデル)。昇圧コンバーターの出力は 500 V の共通 DC 母線に接続されます。各ブーストは、個々の最大電力点追従 (MPPT) によって制御されます。MPPT は「Perturb & Observe」手法を使用して PV アレイの端子間の電圧を変動させ、可能な最大の電力を得ます。

三相電圧源コンバーター (VSC) が、500 V DC を 260 V AC に変換し、一定の力率を保ちます。400-kVA 260V/25kV 三相結合変圧器を使用して、コンバーターをグリッドに接続できます。このグリッド モデルは一般的な 25 kV 配電フィーダーと、120 kV 等価送電システムで構成されています。

平均モデルでは、昇圧コンバーターと VSC コンバーターは、スイッチング周波数の 1 サイクル全体で平均した AC 電圧を生成する等価電圧電源によって表されます。このようなモデルでは高調波は表現されませんが、制御システムと電力システムの相互作用から生ずるダイナミクスは保持されます。このモデルでは、はるかに大きなタイム ステップ (50 μs) を使用して、シミュレーションの速度を大幅に上げることができます。

平均モデルでは、4 つの PV アレイ モデルに代数ループが含まれていることに注意してください。代数ループは、大きなサンプル時間が使用されるときに PV モデルの反復的かつ正確な解を得るために必要になります。代数ループは Simulink® で容易に解くことができます。

シミュレーション

シミュレーションを開始し、結果として得られた信号をさまざまなスコープで観察します。この 3 秒間のシミュレーションによって、変動する太陽放射照度における各 PV アレイ システムの動作を観察できます。