電気自動車の V2G (Vehicle-to-Grid) サポートを使用したマイクログリッド

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この例では、電気自動車 (EV) の Vehicle-to-Grid (V2G) サポートを使用してマイクログリッドをモデル化する方法と、その周波数を制御する方法を示します。

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マイクログリッドは、1 台の同期発電機と 2 つの電気自動車バッテリー グループで構成されています。各バッテリー ブロックは、グリッドに接続されている 20 台の EV を表します。グリッド周波数の範囲は 0.999 ～ 1.001 pu に設定されています。この例では、Battery (G2V) ブロックは、SOC が 80% 未満の EV をモデル化します。これらの EV は常に充電されています。Battery (V2G) ブロックは、SOC が 90% を超えており、グリッドのピーク需要期間中に V2G サポートを提供する EV をモデル化します。

最初に、2 つのバッテリーが充電され、グリッドから電力を得ます。それらの SOC は、それぞれ初期値の 70% および 98% から増加します。時間 10 秒で、負荷が 1 MW のグリッドへの接続により、グリッド周波数が 0.999 pu を下回ります。Battery (V2G) ブロックは放電を開始し、グリッドに電力を供給します。その結果、グリッド周波数は事前設定された範囲 (0.999 ～ 1.001 pu) まで増加します。時間 30 秒で、負荷が 2 MW のグリッドからの切断により、グリッド周波数が 1.001 pu を上回ります。Battery (V2G) ブロックは充電ステータスに戻り、グリッド周波数は事前設定された範囲まで減少します。Battery (G2V) ブロックは SOC が 80% 未満のため、シミュレーションの間充電されています。

バリアント制御を使用したさまざまな詳細レベルのモデル化

MicrogridEVToGridData.m ファイルでは、電圧源コンバーターとコンバーター コントローラーのバリアント制御が作成されます。具体的には、このファイルでは次の Simulink.Variant オブジェクトが定義されます。

  • AverageValueVSC と SwitchingVSC。平均値電圧源コンバーターとスイッチング電圧源コンバーターで使用されます。

  • ControllerTimeMode と ControllerFrequencyAndTimeMode。時間シミュレーション モードと周波数と時間シミュレーション モードで使用されます。

また、このファイルでは、忠実度を指定する fidelity 変数も定義されます。

この例には、3 つの異なるレベルの忠実度があります。

  • 低 - 例は周波数と時間シミュレーション モードで実行されます。コンバーターは平均値電圧源コンバーターによってモデル化されます。サンプル時間は 0.1 秒です。

  • 中 - 例は時間シミュレーション モードで実行されます。コンバーターは平均値電圧源コンバーターによってモデル化されます。サンプル時間は 200 us です。

  • 高 - 例は時間シミュレーション モードで実行されます。コンバーターは理想的なパワー エレクトロニクス デバイスによってモデル化されます。サンプル時間は 2 us です。

忠実度は、MicrogridEVToGridVariantControl.m ファイルで変更できます。サンプル時間とシミュレーション モードはそれに応じて構成されます。

Simscape ログからのシミュレーション結果の表示

次のプロットは、低レベルの忠実度における AC グリッド周波数、2 つのバッテリー分岐に流れる有効電力、およびバッテリーの SOC を示しています。

リアルタイム シミュレーションの結果

忠実度が低レベルに設定されているこの例は、以下のプラットフォームでテストされました。

  • Intel® 3.5 GHz i7 マルチコア CPU と 4 GB の RAM を搭載した Speedgoat™ Performance リアルタイム ターゲット マシン。

  • 3.5 GHz の Intel® Core XEON E3-1275v3 と 4 GB の RAM を搭載した dSPACE® SCALEXIO LabBox。

Simscape のローカル ソルバーを使用することで、このモデルを 3 ミリ秒のステップ サイズでリアルタイム実行できます。サンプル レートが小さい場合、コールド キャッシュが原因で、最初のタスク実行中にタスク オーバーランが発生する可能性があります。このオーバーランを回避するには、選択したプラットフォームがこれらのオプションをサポートしている場合、タスク オーバーランの数を制限するか、リアルタイム アプリケーションの起動フェーズにおいてタスクのオーバーラン許容回数を制限するか、周期タスクのサンプル時間を延長することで、起動時の動作を緩和できます。

参考

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