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、ソーラー 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。この例は次の場合に役立ちます。

直列接続されたストリングの数とストリングあたりのパネル数の観点から、必要な電力定格を達成するためのパネルの配置方法を決定。
昇圧コンバーターを使用して MPPT アルゴリズムを実装。
電圧制御モードでソーラー PV システムを操作。
PI コントローラー $\frac{k_v (sT_v+1)}{sT_v }$ に適した proportional ゲイン $\left(K_v \right)$ および phase-lead time constant $\left(T_v \right)$ を選択。

DC 負荷は昇圧コンバーター出力に接続されます。ソーラー PV システムは、最大電力点追従モードと軽減電圧制御モードの両方で動作します。ソーラー PV の最大電力点 (MPP) に追従するには、次の 2 つの最大電力点追従 (MPPT) 手法から選択できます。

Incremental Conductance (INC)
摂動と観測 (P&O)

出力の DC 母線電圧、ソーラー PV システムの動作温度、およびソーラーパネルの仕様を指定できます。ソーラーパネルメーカーのデータを使用して、指定した発電容量の提供に必要な PV パネルの数を特定します。

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

昇圧コンバーターを使用する MPPT を備えたソーラー PV システムを設計するスクリプトを開くには、MATLAB® コマンドラインで、「edit 'SolarPVMPPTBoostData'」と入力します。

選択されたソーラー PV プラントのパラメーターは次のとおりです。

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****                PV Plant Parameters for the Specified Solar Panel                 ****
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*** Power rating input from the user  =  2.00 kW 
*** Minimum number of panel required per string  =  8 
*** Maximum number of panel connected per string without reaching maximum voltage  =  10 
*** Minimum power rating of the solar PV plant  =  1.80 kW 
*** Maximum power possible per string without reaching maximum DC voltage  =  2.25 kW 
*** Actual number of panel per string  =  9 
*** Number of strings connected in parallel  =  1 
*** Actual solar PV plant power  =  2.03 kW
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Solar Plant サブシステム

Solar Plant サブシステムは、ソーラーパネルを並列接続したストリングを含むソーラープラントをモデル化します。ソーラーパネルは、Simscape™ Electrical™ ライブラリの Solar Cell ブロックを使用してモデル化されます。指定した DC 母線電圧、太陽電池の特性、および指定した電力定格で、ソーラーパネルストリングの長さおよび並列接続したストリングの数が計算されます。複数のパネルを接続すると、モデル内の要素数が増えるため、シミュレーション速度が遅くなる可能性があります。すべてのソーラーパネルで放射照度と温度が一定であると仮定すると、Solar Panel サブシステムで示されている制御された電流源と電力源を使用して、ソーラー要素の数を減少できます。

最大電力点追従 (MPPT)

バリアントサブシステムを使用して 2 つの MPPT 手法が実装されます。摂動と観測 (P&O) の MPPT 法を選択するには、バリアント変数 MPPT を 0 に設定します。Incremental Conductance (INC) 法を選択するには、変数 MPPT を 1 に設定します。

中間昇圧 DC-DC コンバーター

昇圧 DC-DC コンバーターは、ソーラー PV 電力を制御するために使用します。昇圧コンバーターは、MPPT モードと電圧制御モードの両方で動作します。電圧制御モードが使用されるのは、与えられた入射放射照度とパネル温度において、ソーラー PV プラントによって発電された最大電力よりも負荷電力のほうが小さい場合のみです。

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

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

Solar Plant サブシステム

最大電力点追従 (MPPT)

中間昇圧 DC-DC コンバーター

シミュレーション出力 (MPPT モード)