Т. 327, № 4

Исследование алгоритмов поиска точки максимальной мощности для повышающего преобразователя напряжения солнечного инвертора

Актуальность работы определяется необходимостью повышения показателей энергоэффективности силовых преобразовательных устройств для нужд альтернативной энергетики. В настоящее время всё больше внимания уделяется альтернативным источникам энергии, в том числе солнечной энергетике, в связи ростом цен на невозобновляемые источники энергии. Однако генерирование солнечной энергии имеет ряд проблем, связанных со стоимостью фотопанелей, их утилизацией и несовершенством устройств преобразования энергии этих систем. Всё это требует создания источников питания на современной элементной базе и систем их управления, позволяющих достигать высоких показателей энергоэффективности. Для решения этих задач выбран метод поиска точки максимальной мощности повышающего преобразователя напряжения для солнечных источников энергии с использованием известных алгоритмов поиска. Цель работы: исследование различных алгоритмов поиска точки максимальной мощности для систем на основе солнечных батарей; разработка структуры с наилучшими показателями коэффициента полезного действия и быстродействия на основе рассмотренных типовых схем преобразования энергии солнечных батарей и алгоритмов их управления; создание физического макета конечного устройства и оценка его показателей. Методы исследования: обзор литературных источников по типовым схемам преобразователей энергии солнечных батарей на основе DC-DC конвертеров и алгоритмам поиска точки максимальной мощности, сравнительный анализ имеющихся данных с использованием средств компьютерного моделирования. Использованы как методы имитационного моделирования с помощью программы Matlab/Simulink, так и макетирование с проведением соответствующих экспериментов: настройка ПИ-регулятора, имитация различных уровней затемнения солнечной батареи, оценка коэффициента полезного действия преобразователя. Результаты. Разработаны имитационные модели для метода возмущения и наблюдения (адаптивного и неадаптивного) и метода возрастающей проводимости, а также проведено исследование их применений для различных уровней освещённости. Составлено программное обеспечение для микропроцессорной системы управления двухфазным повышающим преобразователем напряжения, и проведен ряд опытов по имитации различных уровней освещённости солнечной батареи для оценки коэффициента полезного действия экспериментальной установки. В работе получены показатели точности нахождения точки максимальной мощности до величины, равной 99 %, для варианта с адаптивным алгоритмом изменения шага. При экспериментальном исследовании достигнуты аналогичные показатели точности, соответствующие 95-96 %, при времени квантования 10 мс (для неадаптивного алгоритма возмущения и наблюдения).

Ключевые слова:

электронный ресурс, труды учёных ТПУ, максимальная мощность, отслеживание, точки, метод возмущения и наблюдения, метод возрастающей проводимости, повышающие преобразователи напряжения, преобразователи энергии, солнечные батареи,

Авторы:

Русскин Виктор Александрович

Семенов Сергей Михайлович

Диксон Роберт Кристофер

Скачать PDF