Том 335 № 4 (2024)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2024/4/4504
Программно-аппаратная эмуляция аккумуляторной батареи для систем зарядки и энергосистем
Актуальность. Аккумуляторные батареи играют все более важную роль в энергосистемах из-за их использования в различных приложениях, включая микросети, электромобили, электроснабжение географически изолированных районов и питание автоматизированных устройств. Поскольку они считаются технологией, обеспечивающей интеграцию возобновляемых источников энергии, отсутствие аккумуляторных систем в изолированных микросетях может привести к снижению их надежности и производительности из-за прерывистого характера генерирования энергии. Особенности, характерные для функционирования аккумуляторных батарей, приводят к необходимости развития технологий и контроля систем заряда батарей. Цель: разработка испытательного стенда для контроля зарядных станций и устройств управления ими без использования реальных аккумуляторных батарей, позволяющего повысить безопасность и гибкость этапов проектирования и контроля зарядных станций. Поставленная цель достигается путем компьютерного моделирования динамики электрохимических процессов аккумуляторной батареи и интеграции тестируемого устройства с преобразователем постоянного тока, управляемого этой моделью. Новизна. В работе применительно к задаче адаптируется одна из самых известных моделей литий-ионных аккумуляторов для управления взаимодействием силовых электронных устройств, которые обмениваются энергией. В отличие от других работ в этой области, конструкция основана на принципах аппаратного обеспечения силовой части и имеет минимальные показатели энергопотребления благодаря своей уникальной конфигурации. Предложенная компьютерная модель параметрируется для описания процесса заряда-разряда аккумуляторов различной емкости. Методы: компьютерное моделирование и экспериментальная проверка предлагаемых решений. Разработана MATLAB-модель испытательного стенда повышенной мощности. Модель аккумуляторной батареи и системы управления малого энергопотребления в среде LabView с платой NI-DAQ использована для экспериментального подтверждения предлагаемых решений. Для построения экспериментального испытательного стенда разработаны специальные аппаратные компоненты, включая контроллеры. Результаты. Предложенный испытательный стенд успешно имитировал процесс заряда батареи, при этом практические результаты совпали с расчётными результатами, полученными при моделировании.
Ключевые слова:
эмулятор, аккумуляторная система, возобновляемые источники энергии, программно-аппаратный комплекс, зарядные устройства