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25 kV 配電システムに接続された 2-MW PV ファーム

この例では、25 kV 配電システムに接続された 2-MW PV ファームのモデルを説明します。

説明

PV ファームは 2 つの PV アレイで構成されています。1000 W/m2 の太陽放射照度とセル温度 25℃で、PV Array 1 と PV Array 2 はそれぞれ 1.5 MW と 500 kW を生成可能です。PV アレイはそれぞれ昇圧コンバーターに接続されています。昇圧はそれぞれ、最大電力点追従 (MPPT) システムによって個々に制御されます。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抽出します。昇圧コンバーターの出力は 1000 V の共通 DC 母線に接続されます。3 レベル NPC コンバーターが、1000 V の DC を 500 V 前後の AC に変換します。NPC コンバーターは DC 電圧レギュレーターによって制御されます。このレギュレーターの役割は、PV アレイによって供給される有効電力の量にかかわらず、DC リンク電圧を 1000 V に保つことです。さらに、コントローラーには無効電力制御器もあり、これによってコンバーターは最大で 1 Mvar を生成または吸収できます。2.25 MVA 500V/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します。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。

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。

Scenario & Scopes サブシステムでは、次の 4 つの異なる外乱をプログラムできます。1) 放射照度の変化 2) DC リンクの基準電圧ステップ 3) 無効電力の設定点の変化 4) システム故障。

PV Arrays ブロックの下で対応するブロックをダブルクリックすることにより、PV セルの温度を 45℃または 25℃に設定して、モデルをシミュレートできます。

モデル内の黄色のブロックは、パワー エレクトロニクス ブロックのスイッチング デバイス モデル化手法を使用してシミュレーションを実行するように調整されます。パワー エレクトロニクス ブロックの使用可能なモデル化手法の詳細については、Boost Converter ブロックおよび Three-Level NPC Converter ブロックのドキュメンテーション ページを参照してください。

同じ例は、昇圧コンバーターの代わりに平均モデルを、3 レベル NPC コンバーターの代わりにスイッチング関数モデルを使用してシミュレートされます。これにより、サンプル時間がより大きいモデルを実行して、シミュレーションの速度を大いに上げつつ、ほぼ同一の結果を得ることができます。

参考文献

1. Horowitz, Kelsey, Zac Peterson, Michael Coddington, Fei Ding, Ben Sigrin, Danish Saleem, Sara E. Baldwin, et al. 2019.An Overview of Distributed Energy Resource (DER) Interconnection:Current Practices and Emerging Solutions.Golden, CO:National Renewable Energy Laboratory.NREL/TP-6A20-72102

2. Haidar Islam, Saad Mekhilef, Noraisyah Binti,Mohamed Shah, Tey Kok Soon,Mehdi Seyedmahmousian, Ben Horan and Alex Stojcevski.Performance Evaluation of Maximum Power Point Tracking Approaches and Photovoltaic Systems.Energies 2018, 11, 365; doi:10.3390/en11020365.