再生可能エネルギーとエネルギー貯蔵向け MATLAB および Simulink
再生可能エネルギーシステムのモデル化、解析、および制御設計
風力発電プラントや太陽光発電プラントなどの再生可能エネルギーシステムは急速に進化しており、総発電量に占める割合が高まっています。再生可能エネルギーシステムからの変動する電力供給量と、発電と需要のバランスを取る必要性から、再生可能エネルギーと貯蔵システムの設計およびテストは複雑さを増しています。
エンジニアは、MATLAB、Simulink、Simscape を使用して、再生可能エネルギーシステムのモデル化、電力網規模での統合研究、再生可能エネルギーおよびエネルギー貯蔵システム向け制御の開発を行っています。
Simulink および Simscape Electrical には、再生可能エネルギー システム アーキテクチャを迅速に開発するための、パラメーター化された電気部品と電気システムモデルのライブラリが用意されています。以下を行うことができます。
- 風力タービンや PV アレイなどの再生可能エネルギーをモデル化
- 水素システム、スーパーコンデンサ、バッテリーなどのエネルギー貯蔵コンポーネントを設計に含める
- デスクトップ シミュレーションの実行により、再生可能エネルギーシステムの定常状態と動的応答を調査
- システム構成を検討し、発電と蓄電の最適なシステム設計を見つける
「正確なモデル化は、投資計画だけでなく、停電を引き起こすような事態を検出するためにも不可欠です。MathWorks のツールを使用すると、パワー エレクトロニクス、メカニクス、および制御システムを 1 つの環境でシミュレーションできます。また、作成したモデルは現場で使用しているタービンのように応答します。」
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Simscape Electrical を使用して、再生可能エネルギー システム モデルとグリッドモデルを統合し、電力網に対する電力管理手法をテストして、さまざまなグリッドコードへの準拠を確認できます。以下を行うことができます。
- 異なるシステム アーキテクチャ間で再現可能な方法での運用シナリオの確立
- 複数の運用シナリオを並列でモデル化して実行
- 電圧ステップテストやグリッドイベントなどのフィールドデータを再生し、測定値とモデルを比較
- シミュレーション モデルの忠実度を変更して、ミリ秒単位から年単位までさまざまなタイムスケールでシナリオを評価
- コンプライアンス チェックのため、IEEE 1547 や NERC PRC-024 などのグリッドコードに対する電圧および周波数の性能を評価
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Simulink と Simscape を使用することで、電圧/電流調整、周波数の安定化、および最大電力点追従 (MPPT) の制御手法を設計し、再生可能エネルギーシステムとその貯蔵システムの制御をテストできます。
- 有効電力と無効電力の応答のシミュレーションと保護メカニズムの実装
- 電力品質問題の解析と位相バランスを用いたコンバーターやアクティブフィルターの使用による問題の軽減
- Simulink Design Verifier を使用したプロセスにおける設計エラーの早期特定、Simulink Test を使用した制御用テストケースの作成、および Simulink Coverage を使用したテストカバレッジの確認
- Simulink モデルから欠陥のない最適化されたコントローラ用 C コードを生成
- プラント用コードを生成し、平常時および故障時の動作条件でハードウェアインザループ (HIL) テストを使用して、制御アルゴリズムにおけるリアルタイムテストを実行
「モデルベースデザインを使用すると、従来の方法よりもはるかに早く、アルゴリズムの初期バージョンをプロトタイピングし、テストできます。Simulink やコード生成を使用しなければ数日かかるような、完全に機能するプロトタイプの作成を数時間で行えます。」
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