Advanced techniques for HIL simulation of renewable energy : the case study of PV system

The idea of this work is to present Real-time simulation framework,coupling modeling environments such as Matlab Simulink to a real-time hardware like National Instruments myRIO. The idea is to draft an implementation of Hardware-in-the-loop simulation for renewable energy systems by taking a case of PV including control strategy and interaction with the rest of the system like micro-grid. They have to cope with different constraints, the former is the solution of the differential algebraic equation (DAE) system required by the PV which is strongly non-linear. The latter is the fast simulation of the dynamic control strategy of PV such as Maximum power point tracking algorithm and the micro-grid with frequency regulation. In the middle several other requirements, including Hardware-in-the loop simulation having interface algorithm of the models over Ethernet and actual measurement is discussed. This work proposes two kinds of test bench using tools like Simulink, NI VeriStand and Simulink Desktop Real-Time. The choice of kind of simulation depends on the complexity of the model that has to be simulated in real-time. The test benches 1 and 2 uses Simulink, for the model design and C code generation for execution in myRIO hardware. Co-Simulation platform is presented in the case of test bench 3, where the model is designed in Simulink and they are compiled to execute in Intel’s processor of the desktop, and the PV model built using LabVIEW VI is made to run as standalone system in myRIO, later both the systems are synchronized through Ethernet for the execution in real-time.

In questo lavoro proponiamo l’uso di Real-time simulation framework usando Matlab Simulink per la modellizzazione dei componenti della rete e National Instruments myRIO per real-time hardware. L’idea è di implementare una bozza di Hardware-in-loop simulation per i sistemi di energia rinnovabile, prendendo come caso il sistema fotovoltaico con il suo corrispettivo sistema di controllo e l’interazione che il PV ha con la micro-grid. Per realizzare la modellizzazione del PV dobbiamo gestire i seguenti vincoli: • Risoluzione della equazione differenziale del sistema richiesta dal PV, la quale è una equazione non lineare. • Realizzazione di Hardware-in-loop-simulation collegando i modelli precedentemente citati attraverso il cavo ethernet. • Realizzazione della simulazione delle dinamiche di controllo del PV attraverso l’algoritmo del Maximum point tracking e la regolazione in frequenza della micro-gird. Questo lavoro propone due tipi di test usando strumenti come Simulink, NI VeriStand e Simulink Desktop Real-Time. Il tipo di test dipende dalla complessità del modello che vogliamo simulare in real-time, inoltre in questo lavoro abbiamo fatto tre test. Sia il test 1 che il test 2 usano Simulink, per modellizzazione e il codice C è generato per essere eseguito in myRIO hardware. Il test 3 utilizza la piattaforma di Co-simulation, dove il modello è disegnato in Simulink ed è compilato per essere eseguito da Intel’s processor del Desktop, mentre il modello del sistema fotovoltaico è costruito utilizzando LabVIEW VI ed è stato fatto eseguire come sistema autonomo in myRIO, dopo di che i sistemi vengono sincronizzati grazie all’ethernet per eseguirlo in real-time. Questa tesi contiene 9 capitoli, nei quali tutti i fenomeni di Hardware-in-the-loop simulation nel caso del sistema fotovoltaico, avendo diversi modi di interfacce.