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전기차 V2G(Vehicle-to-Grid) 지원을 사용한 마이크로그리드

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이 예제에서는 EV(전기차)의 V2G(Vehicle-to-Grid) 지원을 사용하여 마이크로그리드를 모델링하는 방법과 마이크로그리드의 주파수를 조절하는 방법을 보여줍니다.

모델 개요

마이크로그리드는 하나의 동기 발전기와 두 개의 전기차 배터리 그룹으로 구성됩니다. 각 배터리 블록은 그리드에 연결된 20대의 EV를 나타냅니다. 그리드 주파수의 범위는 0.999~1.001 per unit 사이로 설정됩니다. 이 예제에서 Battery (G2V) 블록은 충전 상태가 80% 미만인 EV를 모델링합니다. 이러한 EV는 항상 충전됩니다. Battery (V2G) 블록은 그리드의 최대수요전력 기간 동안 V2G 지원을 제공하는, SOC가 90% 초과인 EV를 모델링합니다.

처음에는 두 개의 배터리가 충전되어 그리드에서 전력을 공급받습니다. 배터리의 SOC는 초기값인 70%와 98%에서 각각 증가합니다. 10초에는 1MW 부하의 그리드 연결로 인해 그리드 주파수가 0.999 per unit 아래로 떨어집니다. Battery (V2G) 블록이 방전되기 시작하고 그리드에 전력을 공급합니다. 그 결과, 그리드 주파수가 사전 설정 범위(0.999 ~ 1.001 per unit)로 증가합니다. 30초에는 2MW 부하의 그리드 연결이 끊어져 그리드 주파수가 1.001 per unit을 초과합니다. Battery (V2G) 블록이 충전 상태로 돌아가고 그리드 주파수가 사전 설정 범위로 감소합니다. Battery (G2V) 블록은 SOC가 80% 미만이므로 시뮬레이션 동안 충전됩니다.

Variant 제어를 사용하여 다양한 세부 수준 모델링하기

MicrogridEVToGridData M 파일은 전압원 컨버터와 컨버터 제어기의 Variant 제어를 생성합니다. 구체적으로 이 파일은 다음과 같은 Simulink.Variant 객체를 정의합니다.

  • AverageValueVSC 및 SwitchingVSC, 평균값 전압원 컨버터와 스위칭 전압원 컨버터에 사용됩니다.

  • ControllerTimeMode 및 ControllerFrequencyAndTimeMode, 시간 시뮬레이션 모드와 주파수 및 시간 시뮬레이션 모드에 사용됩니다.

파일은 충실도 수준을 지정하는 fidelity 변수도 정의합니다.

이 예제에는 다음 세 가지 수준의 충실도가 있습니다.

  • Low - 예제가 주파수 및 시간 시뮬레이션 모드에서 실행됩니다. 평균값 전압원 컨버터가 컨버터를 모델링합니다. 샘플 시간은 0.1초입니다.

  • Medium - 예제가 시간 시뮬레이션 모드에서 실행됩니다. 평균값 전압원 컨버터가 컨버터를 모델링합니다. 샘플 시간은 200us입니다.

  • High - 예제가 시간 시뮬레이션 모드에서 실행됩니다. 이상적인 전력 전자 장치가 컨버터를 모델링합니다. 샘플 시간은 2us입니다.

충실도 수준은 MicrogridEVToGridVariantControl M 파일에서 변경할 수 있습니다. 샘플 시간과 시뮬레이션 모드는 이에 따라 구성됩니다.

Simscape 기록의 시뮬레이션 결과

아래 플롯은 AC 그리드 주파수, 두 개의 배터리 분기로 흐르는 유효 전력, Low 충실도 수준에서의 배터리 충전 상태를 보여줍니다.

실시간 시뮬레이션의 결과

이 예제는 충실도 수준이 Low로 설정된 상태로 Intel® 3.5 GHz i7 멀티코어 CPU가 탑재된 Speedgoat Performance 실시간 타깃 머신에서 테스트되었습니다. 이 모델은 실시간으로 3밀리초의 스텝 크기로 실행할 수 있습니다.