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再生可能エネルギー
以下の例を使用して、太陽光および風力のシステムおよび発電機をモデル化する方法を学習します。
注目の例
三相太陽光インバーターの制御
この例では、Solar PV Controller (Three-Phase) ブロックを使用して三相単段太陽光発電 (PV) インバーターを制御する方法を説明します。グリッド接続 PV プラントでは、PV コントローラーによって太陽電池アレイから最大電力が抽出され、グリッドに供給されます。使用可能な最大 PV 電力を抽出するために、コントローラーでは最大電力点追従 (MPPT) アルゴリズムが使用されます。
簡易発電機を備えた風力発電システムのモデル化
この例では、Simplified Generatorブロックを使用して、忠実度の低い三相グリッド接続風力発電システムをモデル化する方法を説明します。この低忠実度電気モデルは、計画やピッチ制御の調査に使用します。
ソーラー PV プラントにおけるグリッド形成蓄電システムの性能の評価
この例では、太陽光発電 (PV) の浸透率が高い安定した電力システムの維持におけるグリッド形成 (GFM) 蓄電システム (BESS) の性能を評価する方法を示します。通常の動作時の電力システムと不測の事態が発生した際の電力システムの両方を評価できます。不測の事態には、PV 電力の大幅な低下、負荷の大きな変化、送電系統の停電、故障などが挙げられます。このモデルは MATLAB® でダウンロードするか、MATLAB Central File Exchange と GitHub® からアクセスできます。
エネルギー スカベンジャー
このモデルは、単純な代表モデルを使用して、回転エネルギー スカベンジャーのパフォーマンスを調べる方法を説明します。電気エネルギーは、DC モーターのシャフトに接続された、中心からずれた質量から生成されます。質量、ジオメトリ、モーター、および電気のパラメーターを、予想される機械的励起と一致させなければなりません。生成された電力は、抽出された機械動力より小さくなります。これは主に、モーター巻線による損失と、回転子の粘性減衰によるものです。この例は Nunna, K. "Constructive interconnection and damping assignment passivity-based control with applications", Imperial College London (2014) に基づいています。ここでのモデルは、DC-DC コンバーターを省略しているという点で単純化しています。
運動エネルギー回生システム
この例では、フォーミュラ 1 カーの運動エネルギー回生システム (KERS) の動作を説明します。モデルでは、そのメリットを調べることができます。ブレーキをかけると、エネルギーがリチウムイオン電池とウルトラコンデンサの組み合わせに保存されます。最大出力 60 KW で、1 ラップあたり最大 400 KJ のエネルギーを供給するものと仮定します。設計パラメーターは、バッテリー、ウルトラコンデンサ、およびモーター発電機の重量です。これらのパラメーターをすべて 0.01 kg というごく小さい値に設定すると、ラップ タイムは 95.0 秒となりますが、これは、KERS のない車に対応します。ここで設定した既定値では、利用可能な電力をブレーキをかけていないときに使用すると、ラップ タイムがおよそ 1/4 秒縮まります。選択したコーナーのみに KERS を適用する場合、有意なメリットを示すには、より大きなウルトラコンデンサが必要です。
太陽光発電機
この例では、過去の放射照度データを使用してパフォーマンスをシミュレートするために使用できる、太陽光発電機のシステム レベル モデルを作成する方法を示します。ここでは、雲量の変化の効果を近似する放射照度を変化させることで、モデルをテストします。放射照度が変化した直後に発電量もステップ変化します。環境温度もテスト中に変化します。DC-AC コンバーターの効率は 97% 固定と仮定されており、この値は SolarPowerInverter モデル例によって決定されています。
太陽電池の電力曲線
この例では、太陽電池アレイの電力-電圧曲線を生成する方法を示します。インバーターの設計には、電力-電圧曲線を理解することが重要です。理想的には、太陽電池アレイは常に、与えられた放射照度レベルとパネル温度でのピーク電力で動作していることになります。
ソーラー パネルのパラメーター化の検証
この例では、メーカーのデータシートのデータを使用してソーラー パネルをモデル化する方法を示します。この例では、データシートのデータを使用して、ソーラー パネルの電流-電圧曲線と電力-電圧曲線を生成します。この電力-電圧曲線は、与えられた放射照度レベルとパネル セル温度に対するピーク電力を特定するのに役立ちます。このピーク電力は、インバーターの設計時に役立ちます。
太陽光インバーター
単段の太陽光インバーターの効率を決定します。
三相風力タービン非同期発電機
風力タービン発電機として使用される誘導機をモデル化します。
三相同期機の調速機の制御設計
このスクリプト例では、制御システムの安定性の解析と設計をサポートするために、Simscape™ Electrical™ モデルを線形化する方法を説明します。モデル例 SMGovernorDesign を使用します。
太陽光/熱 (PV/T) ハイブリッド ソーラー パネル
Simscape™、Simscape Electrical™ および Simscape Fluids™ を使用してマルチドメイン電力コジェネレーション システムをモデル化する。
単相グリッド接続太陽光発電システム
この例では、屋上用単相グリッド接続太陽光発電 (PV) システムをモデル化する方法を説明します。この例では、ターゲット電力を供給するために必要なパネルの数と接続トポロジに関して、設計の決定事項をサポートしています。モデルは、中間の DC-DC コンバーターのないグリッド接続屋上ソーラー PV システムを表しています。モデルをパラメーター化するために、例では、ソーラー パネル メーカーのデータシートのデータを使用します。太陽光発電は、一定の力率でグリッドに注入されます。
三相グリッド接続太陽光発電システム
この例では、三相グリッド接続太陽光発電 (PV) システムをモデル化する方法を説明します。この例では、ターゲット電力を供給するために必要なパネルの数と接続トポロジに関して、設計の決定事項をサポートしています。モデルは、中間の DC-DC コンバーターのないグリッド接続屋上ソーラー PV システムを表しています。モデルをパラメーター化するために、例では、ソーラー パネル メーカーのデータシートのデータを使用します。太陽光発電は、一定の力率でグリッドに注入されます。
昇圧コンバーターを使用する MPPT を備えたソーラー PV システム
この例では、太陽光発電 (PV) システムの電力出力を制御する昇圧コンバーターの設計を説明します。この例では、次の方法を学習します。
バッテリー バックアップ付きのスタンドアロンのソーラー PV AC 電力システム
この例では、バッテリー バックアップ付きのスタンドアロン太陽光発電 (PV) AC 電力システムの設計を説明します。この例では、次の方法を学習します。
バッテリー バックアップ付きのスタンドアロンのソーラー PV DC 電力システム
この例では、バッテリー バックアップ付きのスタンドアロン太陽光発電 (PV) DC 電力システムの設計を説明します。この例では、次の方法を学習します。
圧電ベンダーによるエネルギー収集器
この例では、圧電ベンダーを使用して振動する物体からエネルギーを収集するデバイスをモデル化する方法を示します。このデバイスは、このエネルギーを使用してバッテリーを充電し、負荷に電力を供給します。これらのデバイスは、ウェアラブル デバイスや車載センサーなど、エネルギーの自給が求められる低電力アプリケーションで広く使用されています。
太陽光発電システムの日陰の解析
この例では、太陽光発電 (PV) プラントまたはモジュールで日陰の影響を実装する方法を説明します。Solar Plant ブロックは Simscape™ 言語を使用して作成されます。ソーラー プラントまたはモジュールでの日陰は、太陽放射照度がすべてのソーラー PV モジュールやセルで一樣でない場合に発生します。この例を使用して、相互接続された大規模なソーラー プラントまたは単一の PV モジュール内における、日陰と PV セル接合部温度の効果を調べることができます。最大電力を高め、ソーラー パネルを過熱から保護するため、Solar Plant ブロックにはバイパス ダイオードとブロッキング ダイオードが組み込まれています。日陰を定義するには、放射照度および温度のパラメーターの値を設定します。
グリーン水素マイクログリッド
この例では、太陽電池アレイとエネルギー貯蔵システムを使用して電解槽に電力を供給する DC 自立マイクログリッドを示します。このモデルを使用すると、太陽電池アレイまたは太陽電池アレイとエネルギー貯蔵システムの組み合わせによる電力で 7 日間運用してグリーン水素を生成した場合の特性を評価できます。モデルには、電気ドメイン、熱流体ドメイン、および熱気体ドメインが含まれています。
風力タービン
この例では、監視、ピッチ角、MPPT (最大電力点追従)、およびディレーティングの制御を使用して、風力タービンをモデル化、パラメーター化、およびテストする方法を示します。プロット関数を実行すると、状態遷移、正規化された物理量 (風速、風力タービン回転速度、発電機電力、ピッチ角など) のプロットが生成されます。
