Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento:
http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/39398| Titolo: | Підвищення ефективності DC-DC перетворювача для сонячних фотоелектричних систем |
| Titoli alternativi: | Increasing the efficiency of the DC-DC converter for solar photovoltaic systems |
| Autori: | Лисий, Андрій Миколайович Lysyi, Andrii |
| Bibliographic description (Ukraine): | Лисий А.М. Підвищення ефективності DC-DC перетворювача для сонячних фотоелектричних систем: кваліфікаційна робота магістра за спеціальністю „141 — електроенергетика, електротехніка та електромеханіка“ / А. М. Лисий. — Тернопіль: ТНТУ, 2022. — 82 с. |
| Data: | dic-2022 |
| Date of entry: | 20-dic-2022 |
| Editore: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя |
| Country (code): | UA |
| Place of the edition/event: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя |
| Supervisor: | Андрійчук, Володимир Андрійович Andriichuk, Volodymyr |
| UDC: | 621.3 |
| Parole chiave: | 141 електроенергетика, електротехніка та електромеханіка фотоелектричні системи сонячна енергія підвищувальний перетворювач акумуляторна батарея photovoltaic systems solar energy step-up converter battery |
| Number of pages: | 82 |
| Abstract: | Метою кваліфікаційної роботи було розробка, створення та оцінка нового перетворювача постійного струму (DC) для використання в фотоелектричних системах. Описано DC-DC перетворювачі в цілому, і змінний підвищувальний перетворювач з чергуванням зокрема, з повним охопленням математичного аналізу. Проведено дослідження алгоритмів і методів MPPT та надано опис алгоритму MPPT, який було реалізовано у підвищувальному перетворювачі. Описано розробку та впровадження контролера. Наведено результати імітаційних досліджень. Детально описано конструкцію апаратного прототипу та надано обґрунтування різних проектних рішень. Описано експериментальну установку та наведено результати тестування. The purpose of the qualification work was to design, build and evaluate a new direct current (DC) converter for use in photovoltaic systems. Describes DC-DC converters in general, and the buck-boost converter in particular, with full coverage of the mathematical analysis. A study of MPPT algorithms and methods was conducted and a description of the MPPT algorithm, which was implemented in a boost converter, was provided. The development and implementation of the controller is described. The results of simulation studies are given. The design of the hardware prototype is described in detail and the rationale for various design decisions is provided. The experimental setup is described and the test results are given. |
| Descrizione: | В даній дипломній роботі представлено аналіз, проектування та реалізацію прототипу 4Ф ЗППЧ для застосування в фотоелектричих системах. Цей перетворювач був обраний як перспективний кандидат для фотоелектричних систем завдяки високому коефіцієнту підсилення напруги, покращеній ефективності та зменшенню вхідних пульсацій у порівнянні з іншими неізольованими топологіями DC-DC підвищувальних перетворювачів. Було проведено імітаційне дослідження восьми різних неізольованих DC DC перетворювачів. З них ЗППЧ показав найкращі показники з точки зору ефективності, вхідних та вихідних пульсацій та напруги перемикання. Також був проведений математичний аналіз для виведення рівнянь простору станів, усталеного режиму, статичної передаточної функції та передаточної функції. Вони були використані для розробки двоконтурного регулятора з лінійним зворотним зв'язком. Крім керування напругою та струмом, цей перетворювач також потребував можливості MPPT для використання з фотоелектричними системами. Два алгоритми MPPT, ІП та ЗІС, були порівняні в симуляції, і ІП був реалізований для прототипу. |
| Content: | ВСТУП 6 1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ 8 1.1. Критерії та характеристики проектування DC-DC перетворювачів 8 1.2. Схеми підвищувальних DC-DC перетворювачів 9 1.3 Характеристики фотоелектричної батареї 11 1.4 Відстеження точки максимальної потужності 14 1.5 Структурні схеми фотоелектричної системи 16 1.6 Висновки до розділу 18 2 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ 19 2.1 Дослідження імітаційного моделювання перетворювача 19 2.2 Математичний аналіз підвищувального перетворювача 22 2.3 Двонаправлений підвищувальний перетворювач 31 2.4. Модель керування аналоговим контролером 33 2.5 Модель контура регулювання струму 36 2.6 Модель контура регулювання напруги 37 2.7 Модель дискретного контролера 38 2.8 Моделювання роботи аналогового та цифрового контролера для 4-фазного підвищувального перетворювача 40 2.9 Висновки до розділу 45 3 НАУКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКИЙ РОЗДІЛ 47 3.1. Експериментальна установка для проведення дослідження 47 3.2 Розроблення приладу DC-DC перетворювач для сонячних фотоелектричних систем 48 3.2.1 Формування аналогового сигналу 51 3.2.2 Захист від перевантаження по струму 53 3.2.3 Захист від перенапруги 55 3.3 Експериментальні дослідження та результати апаратного прототипу 57 3.3.1 Регулятор струму 58 3.3.2 Регулятор напруги 63 3.3.3 Відстеження точки максимальної потужності 66 3.4 Висновки до розділу 70 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 4.1. ОХОРОНА ПРАЦІ 72 4.1.1. Заходи безпеки при обслуговуванні електроустановок 72 4.2. БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 75 4.2.1. Захист електротехнічних систем та електронної апаратури від пошкоджень, які викликані електромагнітним імпульсом ядерного вибуху 75 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 79 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 81 |
| URI: | http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/39398 |
| Copyright owner: | © Лисий А.М., 2022 |
| References (Ukraine): | 1. K. Bolcar, and K. Ardani, “International Energy Agency Co-operative Programme on PhotovoltaІП Power Systems: Task 1 Exchange and dissemination of information on PV power systems,” National Survey Report of PV Power ApplІПations in the Unites States, May 2011. 2. L. Sherwood, “U.S. Solar Market Trends 2012” Interstate Renewable Energy Council (IREC), Jul. 2013. 3. M. Bazilian, et al., “Re-considering the EconomІПs of PhotovoltaІП Power,” Blomberg NEF: New York, USA (2012). 4. M. Kabalo, “Conception et realization de convertisseur DC-DC pour une chaine de trЗСtion electrique et/ou hybride,” Ph.D. thesis, Dept. Eng. Sci. and MІПrotechnology, Univ. of Technology of Belfort-Montbeliard, Belfort, France, 2012. 5. M. Kabalo, et al., “Experimental validation of high-voltage ratio low input-current-ripple converters for hybrid fuel cell supercapЗСitor systems,” IEEE Trans. Veh. Techno., vol. 61, no. 8, Oct. 2012. 6. D. Coutellier, et al., “Experimental verifІПation of floating-output interleaved-input DC-DC high- gain transformer-less converter topologies,” Proc. IEEE PESC, 2008, pp. 562-568. 7. S. Choi, et al., “Analysis, design and experimental results of a floating output interleaved input boost-derived DC-DC high-gain transformer-less converter,” IET Power Electron., vol. 4, iss. 1, pp. 168-180, Jan. 2011. 8. G. Brinkman, et al., “Grid modeling for the SunShot Vision Study,” NREL, Golden, CO, Rep. TP- 6A20-53310, 2012, 38 pp. 9. National Renewable Energy Laboratory, “Renewable electrІПity futures study,” NREL, Golden, CO, Rep. NREL/TP-6A20-52409, 2012, vol. 1-4. 10. P. Denholm, et al., “Bright future: solar power as a major contributor to the U.S. grid,” IEEE Power & Energy Magazine, vol. 11, no. 2, pp. 23-32, Mar./Apr. 2013. 11. R. Messenger and J. Ventre, PhotovoltaІП Systems Engineering, 2nd ed. Boca Raton, FL: CRC Press, 2004. 12. R. Teodorescu, M. Liserre, and P. Rodriquez, Grid Converters for PhotovoltaІП and Wind Power Systems, 1st ed. West Sussex, United Kingdom: John Wiley & Sons, 2011. 13. M.H. Taghvaee, et al., “A current and future study on non-isolated DC DC converters for photovoltaІП applІПations,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 17, pp. 216-227, Oct. 2012. 14. N. Mohan, T.M. Underland, and W.P. Robbins, Power ElectronІПs: Converters, ApplІПations, and Design, 3rd ed., Wiley, 2003. 15. M. Kabalo, et al., “Experimental evaluation of four-phase floating interleaved boost converter design and control for fuel cell applІПations,” IET Power ElectronІПs, vol. 6, no. 2, pp. 215-226, Feb. 2013. 16. M. Kabalo et al., “Advanced hybrid dual loop control for multi-phases interleaved floating DC-DC converter for fuel cell applІПations,” Industry ApplІПations Society Annual Meeting (IAS), 2012 IEEE, pp. 1-8, 2012. 17. F. Garcia, et al., “Modeling and Control Design of the Interleaved Double Dual Boost Converter,” IEEE Trans. Ind. Electron. vol. 60, no. 8, Aug. 2013. 18. H. Sira-Ramirez and R. Silva-Ortigoza, Control Design Techniques in Power ElectronІПs DevІПes, London, England, Springer, 2006. 19. Z. Liang, “A High-EffІПiency PV Module-Integrated DC/DC Converter for PV Energy Harvest in FREEDM Systems,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 26, no. 3, Mar. 2011. 20. T. Esram, and P. L. Chapman, "Comparison of PhotovoltaІП Array Maximum Power Point TrЗСking Techniques," IEEE Trans. Energy Conversion, vol. 22, no. 2, pp. 439-448, Jun. 2007. 21. R. Faranda and S. Leva, "Energy comparison of MPPT techniques for PV Systems," WSEAS TransЗСtions on Power Systems, vol. 3, no. 6, pp. 446-455 Jun. 2008 |
| Content type: | Master Thesis |
| È visualizzato nelle collezioni: | 141 — електроенергетика, електротехніка та електромеханіка |
File in questo documento:
| File | Descrizione | Dimensioni | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| Avtorska_Лисий.doc | Авторська довідка_Лисий А.М. | 64,5 kB | Microsoft Word | Visualizza/apri |
| Лисий А.М._Робота.pdf | Кваліфікаційна робота магістра_Лисий А.М. | 2,98 MB | Adobe PDF | Visualizza/apri |
Tutti i documenti archiviati in DSpace sono protetti da copyright. Tutti i diritti riservati.
Strumenti di amministrazione