ДОСЛІДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ПОШУКОВОГО АЛГОРИТМУ ВІДБОРУ МАКСИМАЛЬНОЇ ПОТУЖНОСТІ СОНЯЧНИХ ПАНЕЛЕЙ ПІДВИЩУВАЛЬНИМ DC-DC ПЕРЕТВОРЮВАЧЕМ
DOI:
https://doi.org/10.18664/1994-7852.208.2024.308778Ключові слова:
альтернативна енергетика, підвищувальний DC-DC перетворювач, вольт-амперна характеристика, математична модель, точка максимальної потужності, сонячна панель, широтно-імпульсна модуляціяАнотація
Наведено результати дослідження ефективності пошукового алгоритму відбору максимальної потужності від сонячних панелей підвищувальним імпульсним напівпровідниковим перетворювачем в умовах динамічної зміни освітленості. Проведено аналіз математичної моделі сонячних панелей, що визначає вольт-амперні характеристики та характеристики потужності сонячної панелі у функції її напруги. Розроблено пошуковий алгоритм визначення режиму роботи напівпровідникового перетворювача, який забезпечує режим відбору максимальної потужності від сонячних панелей. Цей алгоритм може бути застосований для різних типів перетворювачів, у яких значення вхідного струму залежить від коефіцієнта заповнення широтно-імпульсної модуляції. У програмному середовищі Matlab розроблено відповідну імітаційну модель підвищувального DC-DC перетворювача, що відбирає потужності сонячних панелей за різних рівнів сонячної радіації, за допомогою якої визначено ефективність розробленого алгоритму. У ході моделювання визначено, що розроблений алгоритм забезпечує досить високу ефективність відбору потужності сонячних панелей, що порівняно з описаними алгоритмами є досить високим показником. Визначено, що динамічні властивості напівпровідникового перетворювача, що відбирає потужність від сонячних панелей, безпосередньо впливає на час переходу в режим відбору максимальної потужності. Під час першого ввімкнення вихід на точку максимальної потужності складає близько 1,2 с, у подальшій роботі перехід відбувається практично миттєво за час, що відповідає сталій часу перетворювача. З урахуванням того, що процеси зміни рівня сонячного освітлення займають хвилини, цей час є прийнятним.
Посилання
Nerubatskyi V., Hordiienko D. Analysis of the control system of a wind plant connected to the AC network. Power engineering: economics, technique, ecology. 2023. No. 1. P. 87–91. DOI: 10.20535/1813-5420.1.2023.276028.
Nerubatskyi V., Plakhtii O., Hordiienko D. Improving the energy efficiency of traction power supply systems by means the implementation of alternative power sources. 26th International Scientific Conference Transport Means 2022. 2022. Part I. P. 459–464. DOI: 10.5755/e01.2351-7034.2022. P1.
Nedeltcheva S., Matsankov M., Hassan M. Study of the options for joining decentralized electricity generation to the power distribution grid. 2020 7th International Conference on Energy Efficiency and Agricultural Engineering (EE&AE). 2020. P. 1–4. DOI: 10.1109/EEAE49144.2020.9279073.
Nerubatskyi V. P., Plakhtii O. А., Hordiienko D. A., Khoruzhevskyi H. A. Study of the energy parameters of the system «solar panels – solar inverter – electric network». 4th International Conference on Sustainable Futures: Environmental, Technological, Social and Economic Matters (ICSF-2023). IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2023. Vol. 1254. 012092. P. 1–12. DOI: 10.1088/1755-1315/1254/1/012092.
Nerubatskyi V., Hordiienko D. Analysis of topology of the autotransformer forward-flyback converter for photovoltaic panel. Power engineering: economics, technique, ecology. 2024. No. 1. P. 81–85. DOI: 10.20535/1813-5420.1.2024.297579.
Nerubatskyi V. P., Plakhtii O. A., Hordiienko D. A., Syniavskyi A. V., Philipjeva M. V. Use of modern technologies in the problems of automation of data collection in intellectual power supply systems. Modern engineering and innovative technologies. 2022. Is. 19. Part 1. P. 38–51. DOI: 10.30890/2567-5273.2022-19-01-058.
Nerubatskyi V., Hordiienko D. Analysis of the control system of a wind plant connected to the AC network. Power engineering: economics, technique, ecology. 2023. No. 1. P. 87–91. DOI: 10.20535/1813-5420.1.2023.276028.
Plakhtii O., Nerubatskyi V., Hordiienko D. Research of operating modes and features of integration of renewable energy sources into the electric power system. 2022 IEEE 8th International Conference on Energy Smart Systems (ESS). 2022. P. 133–138. DOI: 10.1109/ESS57819.2022.9969337.
Rajendran M. K., Kansal S., Mantha A., Priya V., Priyamvada Y. B., Dutta A. Automated environment aware nW FOCV — MPPT controller for self-powered IoT applications. 2016 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS). 2016. P. 1818–1821. DOI: 10.1109/ISCAS.2016.7538923.
Madhavadas M., Thomas V. C. FOCV based MPPT control for PV, and sine reference-feedback oriented control for single phase grid tied solar inverter. 2018 Second International Conference on Inventive Communication and Computational Technologies (ICICCT). 2018. P. 1547–1551. DOI: 10.1109/ICICCT.2018.8473142.
Frezzetti A., Manfredi S., Suardi A. Adaptive FOCV-based control scheme to improve the MPP tracking performance: an experimental validation. IFAC Proceedings Volumes. 2014. Vol. 47, No. 3. P. 4967–4971. DOI: 10.3182/20140824-6-za-1003.02464.
Uprety S., Lee H. 22.5 A 93 %-power-efficiency photovoltaic energy harvester with irradiance-aware auto-reconfigurable MPPT scheme achieving >95 % MPPT efficiency across 650 µW to 1 W and 2.9 ms FOCV MPPT transient time. 2017 IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC). 2017. P. 378–379. DOI: 10.1109/ISSCC.2017.7870419.
Sheela A., Logeswaran T., Revathi S., Rajalakshmi K. Distributed MPPT configuration for improving solar energy production. 2022 3rd International Conference for Emerging Technology (INCET). 2022. P. 1–5. DOI: 10.1109/INCET54531.2022.9824131.
Plakhtii O., Nerubatskyi V., Hordiienko D. Efficiency analysis of DC-DC converter with pulse-width and pulse-frequency modulation. 2022 IEEE 41st International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO). 2022. P. 571–575. DOI: 10.1109/ELNANO54667.2022.9926762.
Cheng L., Wu W., Qiu L., Liu X., Ma J., Zhang J., Fang Y. An improved data-driven based model predictive control for zero-sequence circulating current suppression in paralleled converters. International Journal of Electrical Power & Energy Systems. 2022. Vol. 143. P. 108401. DOI: 10.1016/j.ijepes.2022.108401.
Moghassemi A., Rahman S., Ozkan G., Edrington C., Zhang Z., Chamarthi P. Power converters coolant: past, present, future, and a path toward active thermal control in electrified ship power systems. IEEE Access. 2023. Vol. 11. P. 91620–91659. DOI: 10.1109/ACCESS.2023.3308523.
Kareem M., Kurnaz S. Improving the efficiency of solar photovoltaic power generation using improved MPPT method. 2020 International Congress on Human-Computer Interaction, Optimization and Robotic Applications (HORA). 2020. P. 1–4. DOI: 10.1109/HORA49412.2020.9152882.
Hegazy E., Saad W., Shokair M. Studying the effect of using a low power PV and DC-DC boost converter on the performance of the solar energy PV system. 2020 15th International Conference on Computer Engineering and Systems (ICCES). 2020. P. 1–8. DOI: 10.1109/ICCES51560.2020.9334581.
Chaieb H., Sakly A. Comparison between P&O and P.S.O methods based MPPT algorithm for photovoltaic systems. 2015 16th International Conference on Sciences and Techniques of Automatic Control and Computer Engineering (STA). 2015. P. 694–699. DOI: 10.1109/STA.2015.7505205.
Mohapatra A., Nayak B., Mohanty K. B. Current based novel adaptive P&O MPPT algorithm for photovoltaic system considering sudden change in the irradiance. 2014 IEEE International Conference on Power Electronics, Drives and Energy Systems (PEDES). 2014. P. 1–4. DOI: 10.1109/PEDES.2014.7042032.
Takruri M., Farhat M., Barambones O., Ramos-Hernanz J. A., Turkieh M. J., Badawi M., AlZoubi H., Abdus Sakur M. Maximum power point tracking of PV system based on machine learning. Energies. 2020. Vol. 13, No. 3. 692. DOI: 10.3390/en13030692.
Mishra V. K., Varshney L., Dohare G. S., Kumar K. Comparison and performance analysis of solar PV panel configurations. 2022 2nd International Conference on Advance Computing and Innovative Technologies in Engineering (ICACITE). 2022. P. 2249–2253. DOI: 10.1109/ICACITE53722.2022.9823561.
Tsamaase K., Sakala J., Rakgati E., Zibani I., Matlotse E. Simulation-based solar PV module maximum output power and dust accumulation profiles. 2021 International Conference on Smart City and Green Energy (ICSCGE). 2021. P. 30–35. DOI: 10.1109/ICSCGE53744.2021.9654290.
Tsamaase K., Sakala J., Rakgati E., Zibani I., Motshidisi K. Solar PV module voltage output and maximum power yearly profile using Simulink-based model. 2021 10th International Conference on Renewable Energy Research and Application (ICRERA). 2021. P. 31–35. DOI: 10.1109/ICRERA52334.2021.9598794.
Qin Y., Yang Y., Li S., Huang Y., Tan S.-C., Hui S. Y. A high-efficiency DC/DC converter for high-voltage-gain, high-current applications. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics. 2020. Vol. 8, No. 3. P. 2812–2823. DOI: 10.1109/JESTPE.2019.2908416.
Nerubatskyi V., Hordiienko D. Study of the influence of sliding mode regulator on spectrum higher harmonics of the SEPIC converter. 2023 IEEE 5th International Conference on Modern Electrical and Energy Systems (MEES). 2023. P. 1–4. DOI: 10.1109/MEES61502.2023.10402454.
Hasanpour S., Siwakoti Y. P., Blaabjerg F. A new high efficiency high step-up DC/DC converter for renewable energy applications. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 2023. Vol. 70, No. 2. P. 1489–1500. DOI: 10.1109/TIE.2022.3161798.
Rosas I. P., Agostini E., Nascimento C. B. Single-switch high-step-up DC-DC converter employing coupled inductor and voltage multiplier cell. IEEE Access. 2022. Vol. 10. P. 82626–82635. DOI: 10.1109/ACCESS.2022.3196563.
Maalandish M., Hosseini S. H., Pourjafar S., Nouri S., Hashemzadeh S. M., Ghavipanjeh Marangalu M. A Non-isolated high step-up DC-DC converter recommended for photovoltaic systems. 2021 12th Power Electronics, Drive Systems, and Technologies Conference (PEDSTC). 2021. P. 1–5. DOI: 10.1109/PEDSTC52094.2021.9405925.
Ashique R. H., Salam Z., Ahmed J. An adaptive P&O MPPT using a sectionalized piece-wise linear P-V curve. 2015 IEEE Conference on Energy Conversion (CENCON). 2015. P. 474–479. DOI: 10.1109/CENCON.2015.7409591.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
