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250-kW 전력망 연계형 PV 배열

이 예제에서는 3상 컨버터를 통해 25-kV 그리드에 연결된 250-kW PV 배열의 상세 모델을 보여줍니다.

PV 배열

PV 배열은 86개 병렬 스트링으로 구성됩니다. 각 스트링에는 직렬로 연결된 7개의 SunPower SPR-415E 모듈이 있습니다. 모델 메뉴를 사용하면 선택한 모듈 또는 전체 배열의 I-V 특성과 P-V 특성을 플로팅할 수 있습니다.

3상 DC/AC 컨버터

이 컨버터는 3-레벨 IGBT 브리지 PWM 제어를 사용하여 모델링됩니다. 인버터 초크 RL과 소형 고조파 필터 C는 IGBT 브리지에 의해 생성된 고조파를 필터링하는 데 사용됩니다. 250-kVA 250V/25kV 3상 변압기는 유틸리티 배전 시스템에 인버터를 연결하는 데 사용됩니다.

인버터 제어

제어 시스템은 다음과 같은 5개 주요 Simulink® 기반 서브시스템을 포함합니다.

  • MPPT 제어기: 최대 전력점 추적(MPPT, Maximum Power Point Tracking) 제어기는 '섭동 및 관측(Perturb and Observe)' 기법을 기반으로 합니다. 이 MPPT 시스템은 PV 배열에서 최대 전력을 추출하는 DC 전압을 얻기 위해 인버터 VDC 레귤레이터의 VDC 기준 신호를 자동으로 변경합니다.

  • VDC 레귤레이터: 전류 레귤레이터에 필요한 Id(유효 전류) 기준을 결정합니다.

  • 전류 레귤레이터: 전류 기준 Id와 Iq(무효 전류)를 기반으로 레귤레이터는 인버터에 필요한 기준 전압을 결정합니다. 여기에 나온 예제에서는 Iq 기준이 0으로 설정됩니다.

  • PLL 및 측정: 동기화 및 전압/전류 측정에 필요합니다.

  • PWM 생성기: 필요한 기준 전압에 따라 IGBT에 시동 신호를 발생시킵니다. 여기에 나온 예제에서는 반송 주파수가 1980Hz(33*60)로 설정됩니다.

유틸리티 그리드

이 그리드는 전형적인 북미 배전 그리드로 모델링됩니다. 여기에는 25-kV 피더, 부하, 접지 변압기, 등가 120-kV 송전 시스템이 포함되어 있습니다.

시뮬레이션

시뮬레이션을 실행하고 다양한 스코프에서 결과 신호를 관측합니다.

PV 배열 모델에 대한 초기 입력 일사량은 1000W/m2이고 동작 온도는 섭씨 45도입니다. 정상 상태에 도달하면(약 t=0.15초), 481V의 PV 전압(Vdc_mean)을 얻게 되며 이 배열에서 추출되는 전력(Pdc_mean)은 236kW입니다. 이러한 값은 PV 모듈 제조업체 사양의 예상 값과 아주 잘 일치합니다.

t=0.3초에서, 태양 일사량은 1000W/m^2에서 200W/m^2로 급속히 감소합니다. MPPT 동작 덕분에 제어 시스템은 PV 배열에서 최대 전력(46kW)을 추출하기 위하여 VDC 기준 전압을 464V로 낮춥니다.