PV Array

Страница в процессе разработки.

Реализация модулей фотоэлектрической батареи.

Тип: SubSystem

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Electrical/Sources/PV Array

Описание

Блок PV Array моделирует массив фотоэлектрических (PhotoVoltaic, PV) модулей. Массив состоит из цепочек модулей, соединенных параллельно, причем каждая цепочка состоит из модулей, соединенных последовательно. Блок позволяет моделировать модули с пользовательскими параметрами.

Блок PV Array представляет собой модель с пятью параметрами, в которой используются источник тока, генерируемого под действием света , диод, последовательное сопротивление и параллельное сопротивление для описания вольт-амперных характеристик модулей, зависящих от интенсивности излучения и температуры.

pv array 1

pv array 2

Вольт-амперные характеристики диода для отдельного модуля определяются уравнениями

где

— ток диода, измеряемый в амперах;
— ток насыщения диода, измеряемый в амперах;
— напряжение диода, измеряемое в вольтах;
— постоянная Больцмана, равная 1.3806e−23 Дж⋅К⁻¹;
— температура элемента, измеряемая в кельвинах;
— заряд электрона, равный 1.6022e−19 Кл;
— коэффициент идеальности диода, число, близкое к 1.0;
— количество последовательно соединенных элементов в модуле.

Порты

Вход

# Ir — управляющий сигнал, определяющий интенсивность излучения, падающего на солнечные панели, Вт/м²
скаляр

Details

Управляющий сигнал, определяющий интенсивность излучения, падающего на солнечные панели, заданный как скаляр в диапазоне [0, 1000] Вт/м².

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# T — управляющий сигнал, определяющий температуру элементов, °C
скаляр

Details

Управляющий сигнал, определяющий температуру элементов, заданный как скаляр в градусах Цельсия. Входное значение может быть конечным отрицательным, нулевым или положительным.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Выход

# o — измерения
вектор

Details

Результаты измерений, возвращаемые в виде вектора из 5 элементов. Эти сигналы можно выбрать с помощью блока Bus Selector.

Сигнал Название сигнала Определение

Сигнал	Название сигнала	Определение
`1`	`V_PV`	Напряжение фотоэлектрической батареи, В
`2`	`I_PV`	Ток фотоэлектрической батареи, А
`3`	`I_diode`	Ток диода, А
`4`	`Irradiance (W/m2)`	Интенсивность излучения, Вт/м²
`5`	`Temperature (deg C)`	Температура, °C

1

V_PV

Напряжение фотоэлектрической батареи, В

2

I_PV

Ток фотоэлектрической батареи, А

3

I_diode

Ток диода, А

4

Irradiance (W/m2)

Интенсивность излучения, Вт/м²

5

Temperature (deg C)

Температура, °C

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Ненаправленные

# + — положительный полюс
электричество

Details

Ненаправленный порт, связанный с положительным полюсом фотоэлектрической батареи.

Имя для программного использования

+

# − — отрицательный полюс
электричество

Details

Ненаправленный порт, связанный с отрицательным полюсом фотоэлектрической батареи.

Имя для программного использования

-

Параметры

Parameters

Array data

# Parallel strings — цепочки последовательно соединенных модулей, подключенные параллельно

Details

Количество цепочек последовательно соединенных модулей, подключенных параллельно.

Значение по умолчанию	`40.0`
Имя для программного использования	`N_parallel_string`
Вычисляемый	Да

# Series-connected modules per string — фотоэлектрические модули, соединенные последовательно в каждой цепочке

Details

Количество фотоэлектрических модулей, соединенных последовательно в каждой цепочке.

Значение по умолчанию	`10.0`
Имя для программного использования	`N_series_module_per_string`
Вычисляемый	Да

Module data

# Cells per module Ncell — количество элементов в модуле

Details

Количество элементов в одном модуле.

Значение по умолчанию	`60.0`
Имя для программного использования	`N_cell_per_module`
Вычисляемый	Да

# Open circuit voltage Voc, V — напряжение при разомкнутой цепи

Details

Напряжение, измеряемое на полюсах фотоэлектрической батареи при температуре 25 °C, при разомкнутой цепи.

Значение по умолчанию	`36.3`
Имя для программного использования	`V_oc`
Вычисляемый	Да

# Short-circuit current Isc, A — ток при коротком замыкании

Details

Ток, возникающий при коротком замыкании полюсов фотоэлектрической батареи при температуре 25 °C.

Значение по умолчанию	`7.84`
Имя для программного использования	`I_sc`
Вычисляемый	Да

# Voltage at maximum power point Vmpp, V — напряжение в точке максимальной мощности

Details

Напряжение в точке максимальной мощности.

Значение по умолчанию	`29.0`
Имя для программного использования	`V_mpp`
Вычисляемый	Да

# Current at maximum power point Impp, A — ток в точке максимальной мощности

Details

Ток в точке максимальной мощности.

Значение по умолчанию	`7.35`
Имя для программного использования	`I_mpp`
Вычисляемый	Да

# Temperature coefficient of Voc, %/deg.C — зависимость от температуры

Details

Определяет изменение напряжения холостого хода в зависимости от температуры. Значение при температуре рассчитывается по формуле

где

— напряжение холостого хода при температуре ;
— напряжение холостого хода при 25 °C;
— температурный коэффициент, измеряемый в %/°C;
— температура, измеряемая в градусах Цельсия.

Значение по умолчанию	`-0.36099`
Имя для программного использования	`beta_V_oc_percent`
Вычисляемый	Да

# Temperature coefficient of Isc, %/deg.C — зависимость от температуры

Details

Определяет изменение тока короткого замыкания в зависимости от температуры. Значение при температуре рассчитывается по формуле

где

— ток короткого замыкания при температуре ;
— ток короткого замыкания при 25 °C;
— температурный коэффициент, измеряемый в %/°C);
— температура, измеряемая в градусах Цельсия.

Значение по умолчанию	`0.102`
Имя для программного использования	`alpha_I_sc_percent`
Вычисляемый	Да

Module parameters

# Show module parameters — отображение параметров модели модуля

Details

Нажмите эту кнопку, чтобы просмотреть параметры модели фотоэлектрического модуля в окне Диагностика модели:

Maximum power, W — мощность , получаемая в точке максимальной мощности, рассчитываемая по формуле

где
- — значение параметра Voltage at maximum power point Vmpp, V;
- — значение параметра Current at maximum power point Impp, A.
Light-generated current IL, A — ток для одного модуля при стандартных условиях испытаний, вытекающий из управляемого источника тока, который моделирует ток, генерируемый светом.
Diode saturation current I0, A — ток насыщения диода, используемого для моделирования фотоэлектрической батареи, для одного модуля при стандартных условиях испытаний.
Diode ideality factor — коэффициент идеальности диода, моделирующего фотоэлектрическую батарею.
Shunt resistance Rsh, Ohm — параллельное сопротивление модели для одного модуля при стандартных условиях испытаний.
Series resistance Rs, Ohm — последовательное сопротивление модели для одного модуля при стандартных условиях испытаний.

Значения всех выше перечисленных параметров, за исключением Maximum power, W, определяются функцией оптимизации в соответствии с характеристиками модуля.

Значение по умолчанию	`—`
Имя для программного использования	`show_module_parameters`
Вычисляемый	Нет

Advanced

# Break algebraic loop in internal model — разрыв алгебраической петли внутренней модели диода
Continuous | Discrete

Details

Разрыв алгебраической петли внутренней модели диода.

В непрерывной системе (Continuous) разрыв алгебраической петли осуществляется с помощью фильтра первого порядка.
В дискретной системе (Discrete) разрыв алгебраической петли осуществляется с помощью временной задержки, равной одному шагу моделирования.

При слишком большом периоде дискретизации такой подход может привести к возникновению численных колебаний. Например, блок PV Array, подключенный к усредненной модели преобразователя энергии, может работать с периодом дискретизации до 50e−6 секунд. В этом случае наличие алгебраической петли необходимо для получения точного итерационного решения с учетом сильно нелинейных характеристик диода. Если же период дискретизации мал, например 1e−6 секунд для блока PV Array, подключенного к детализированной модели силового электронного преобразователя с реальными переключателями и ШИМ-инвертором, работающим на частоте 5 кГц, разрыв алгебраической петли позволяет ускорить моделирование и обеспечить точность решения.

Выбранный режим должен соответствовать значению параметра Synchronization type в блоке Solver Configuration: если для Synchronization type установлено значение Continuous, то необходимо выбрать Continuous; если Discrete, то — Discrete.

Значения	`Continuous` \| `Discrete`
Значение по умолчанию	`Continuous`
Имя для программного использования	`break_algebraic_loop`
Вычисляемый	Да

# Break loop time constant, s — постоянная времени фильтра, разрывающего алгебраическую петлю

Details

Постоянная времени фильтра первого порядка, разрывающего алгебраическую петлю внутренней модели диода при непрерывном моделировании.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Break algebraic loop in internal model значение Continuous.

Значение по умолчанию	`1.0e-6`
Имя для программного использования	`break_loop_time_constant`
Вычисляемый	Да

# Break loop sample time, s — период дискретизации при разрыве алгебраической петли

Details

Период дискретизации при разрыве алгебраической петли внутренней модели диода с помощью временной задержки, равной одному шагу моделирования.

Значение этого параметра должно совпадать со значением параметра Sample time, заданным в блоке Solver Configuration.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Break algebraic loop in internal model значение Discrete.

Значение по умолчанию	`0.001`
Имя для программного использования	`break_loop_sample_time`
Вычисляемый	Да