Bitte benutzen Sie diese Kennung, um auf die Ressource zu verweisen:
http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/48976| Titel: | Розробка автоматизованої ступінчастої системи керування нагрівальним елементами бойлера з живленням від сонячних панелей |
| Sonstige Titel: | Development of an automated stepped control system for boiler heating elements powered by solar panels |
| Autor(en): | Хариш, Павло Андрійович Kharysh, Pavlo |
| Bibliographic description (Ukraine): | Хариш П.А. Розробка автоматизованої ступінчастої системи керування нагрівальним елементами бойлера з живленням від сонячних панелей: робота на здобуття кваліфікаційного ступеня бакалавра: спец. 141 – електроенергетика, електротехніка та електромеханіка/ наук. кер. Б. Я. Оробчук. Тернопіль: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, 2025. 74 с. |
| Erscheinungsdatum: | Jun-2025 |
| Date of entry: | 20-Jun-2025 |
| Herausgeber: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя |
| Country (code): | UA |
| Place of the edition/event: | Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя |
| Supervisor: | Оробчук, Богдан Ярославович Orobchuk, Bohdan |
| UDC: | 621.3 |
| Stichwörter: | 141 електроенергетика електротехніка електромеханіка автоматизована система керування ступінчасте регулювання нагрівальні елементи сонячні панелі веб-інтерфейс енергоефективність master/slave mqtt automated control system step regulation heating elements solar panels web interface energy efficiency |
| Number of pages: | 74 |
| Zusammenfassung: | Метою кваліфікаційної роботи є розробка та практичне впровадження автоматизованої ступінчастої системи керування нагрівальними елементами бойлера, яка забезпечує най-ефективніше використання енергії сонячних панелей при підтриманні потрібної температури води. В першому розділі здійснено аналітичний огляд систем керування електричним навантаженням, проаналізовано типи систем керування та існуючі на ринку контролери. В другому розділі виконано розробку апаратно-програмного комплексу АСКТ на базі мікроконтролерів ATMega328P-PU та ESP32, створено алгоритми ступінчастого керування та розроблено калькулятор бітових масок. В третьому розділі виконано розрахунок ефективності використання сонячної енергії для Тернопільського району та економічне обґрунтування з терміном окупності 2,3 роки. В останньому розділі розглянуто питання охорони праці та безпеки життєдіяльності при експлуатації електротехнічного обладнання та систем відновлюваної енергетик. The purpose of the qualification work is to develop and implement an automated step-by-step control system for the heating elements of the boiler, which ensures the most efficient use of solar panel energy while maintaining the required water temperature. The first section provides an analytical review of electrical load control systems, analyzes the types of control systems and controllers available on the market. The second section develops the hardware and software complex ASCT based on ATMega328P-PU and ESP32 microcontrollers, creates step-by-step control algorithms, and develops a bit mask calculator. The third section calculates the efficiency of solar energy use for the Ternopil region and provides an economic justification with a payback period of 2.3 years. The last section considers the issue of occupational health and safety during the operation of electrical equipment and renewable energy systems |
| Beschreibung: | В результаті проведених досліджень у кваліфікаційній роботі було знайдено рішення поставленої задачі. Розроблено автоматизовану ступінчасту систему керування нагрівальними елементами (АСКТ) з живленням від сонячних панелей, яка забезпечує максимально ефективне використання відновлюваних джерел енергії. Проведено детальний аналіз існуючих систем управління електричним навантаженням. Досліджено професійні MPPT-контролери, бюджетні ступінчасті контролери, універсальні системи та самостійно виготовлені пристрої. Виявлено, що існуючі рішення мають серйозні недоліки: професійні системи коштують занадто дорого (15000-25000 грн), дешеві варіанти не забезпечують потрібної надійності, а універсальні контролери не призначені спеціально для керування нагрівальними елементами. |
| Content: | ВСТУП 7 1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ 10 1.1 Аналіз сучасних систем керування електричним навантаженням 10 1.2 Типи систем керування навантаженням 11 1.3 Особливості роботи з відновлюваними джерелами енергії 12 1.3.1 MPPT-контролери 12 1.3.2 ШІМ контролери 13 1.3.3 Ступінчасті регулятори потужності 14 1.3.4 Гібридні системи 15 1.3.5 Енергоакумулюючі системи 16 1.4 Огляд існуючих на ринку систем на контролерів 16 1.4.1 Професійні контролери відстеження точки максимальної потужності 16 1.4.2 Бюджетні ступінчасті контролери 18 1.4.3 Універсальні MPPT контролери 19 1.4.4 Самостійно створені пристрої на базі Arduino/ESP32 20 1.5 Порівняння розглянутих варіантів систем 20 1.6 Вимоги до системи, яка розробляється 22 2 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ 25 2.1 Розробка апаратно-програмного комплексу контролера 25 2.1.1 Апаратна частина контролера 26 2.1.2 Програмна частина контролера 29 2.2 Алгоритми керування та особливості реалізації контролера 35 2.2.1 Вимірювання та розрахунок параметрів системи 36 2.2.2 Алгоритми цифрової фільтрації сигналів 39 2.3 Калькулятор бітових масок для оптимізації комбінацій ТЕНів 41 3 РОЗРАХУНКОВИЙ РОЗДІЛ 45 3.1 Опис наявної системи керування 45 3.2 Характеристики нагрівальних елементів системи 47 3.3 Розрахунок ефективності використання сонячної енергії 49 3.4 Розрахунок споживання електроенергії системи 51 3.5 Розрахунок економії та ефективності системи 53 3.6 Збільшення ефективності системи шляхом утеплення баку котла 54 3.7 Розрахунок терміну окупності системи 57 4 БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ТА ОСНОВИ ОХОРОНИ ПРАЦІ 59 4.1 Заходи щодо забезпечення безпеки при роботі 59 4.2 Розрахунок захисного заземлення для системи 61 4.3 Заходи безпеки життєдіяльності при експлуатації системи 63 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 66 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 68 ДОДАТОК А 71 ДОДАТОК Б 74 |
| URI: | http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/48976 |
| Copyright owner: | © Хариш П.А., 2025 |
| References (Ukraine): | 1. Оробчук Б.Я. Впровадження систем телемеханіки керування енергооб'єктами в навчальному процесі / Богдан Оробчук, Олександр Рафалюк, Сергій Піскун // Матеріали ІІІ Всеукраїнської науково-технічної конференції «Теоретичні та прикладні аспекти радіотехніки і приладобудування», 8-9 червня 2017 року. – Т. : ТНТУ, 2017. – С. 224-226. 2. Varetskyi Y. Smart grid implementation in Ukrainian power systems: challenges and opportunities // IEEE Power and Energy Magazine. – 2020. – Vol. 18, No. 3. – P. 45-52. 3. Necaibia S., Kelaiaia M.S., Labar H., Necaibia A., Castronuovo E.D. Enhanced auto-scaling incremental conductance MPPT method, implemented on low-cost microcontroller and SEPIC converter // Solar Energy. – 2019. – Vol. 180. – P. 152 168. 4. Bendib B., Belmili H., Krim F. A survey of the most used MPPT methods: Conventional and advanced algorithms applied for photovoltaic systems // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2015. – Vol. 45. – P. 637–648. 5. Omeiza L.A., Abid M., Dhanasekaran A., Subramanian Y., Raj V., Kozak K., Mamudu U., Azad A.K. Application of solar thermal collectors for energy consumption in public buildings – An updated technical review // Journal of Engineering Research. – 2023. – Vol. 17. – 17 p. 6. Bünning F., Huber B., Heer P., Aboudonia A., Lygeros J. Experimental demonstration of data predictive control for energy optimization and thermal comfort in buildings // Energy and Buildings. – 2020. – Vol. 211. – Article 109792. 7. Карпчук Г., Вальчак Н., Дубровський В., Лисенко О. Оцінка технічно досяжного потенціалу сонячної енергії в Україні з урахуванням сучасних фотоелектричних технологій // EPJ Photovoltaics. – 2024. – Vol. 15. – Art. 9. 8. SolarMax Kerberos MPPT контролер для сонячного нагріву води [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://solarmax.com.ua/thermalsolar/pvgvp/ 9. Ступінчастий MPPT контролер для нагріву води від сонячних панелей [Електронний ресурс] // OLX. – Режим доступу: https://www.olx.ua/d/uk/obyavlenie/stupnchastiy-mppt-kontroler-dlya-nagrvu-vodi vd-sonyachnih-paneleypd-IDWKF1v.html 10. SK2000-DIAN Сонячний контролер заряду [Електронний ресурс] // Sun Energy. – Режим доступу: https://sun-energy.com.ua/solar-power/solar-charge controllers/sk2000-dian 11. Оробчук Б.Я., Старик Ю.І. Впровадження технологічної радіомережі обміну даними. Актуальні задачі сучасних технологій: зб. тез доповідей міжнар. наук.-техн. конф. молодих учених та студентів, (Тернопіль, 27-28 листоп. 2019.) // М-во освіти і науки України, Терн. націон. техн. ун-т ім. І. Пулюя [та ін.]. – Тернопіль: ТНТУ, 2019. – Т. 3, С. 63-64. 12. El-Khozondar H.J., Nassar Y.F. A Smart Energy Monitoring System using ESP32 Microcontroller // e-Prime - Advances in Electrical Engineering, Electronics and Energy. – 2024. – Vol. 9. – P. 100666. 13. Manoharan P., Subramaniam A., Babu T.S., Padmanaban S., Holm-Nielsen J.B., Mitolo M., Ravichandran S. Improved Perturb and Observation Maximum Power Point Tracking Technique for Solar Photovoltaic Power Generation Systems // IEEE Systems Journal. – 2021. – Vol. 15. – No. 2. – P. 3024–3035. 14. Козак К., Тарасенко М., Лукман О. Енергоефективність та екологічність атомних електростанцій та вітроенергетичних установок // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Енергетика: надійність та енергоефективність. – 2023. – Т. 1. – С. 90-98. 15. Печенюк А., Гарасимчук І., Потапський П., Вусатий М., Дубик В., Пукас В. Renewable energy of Ukraine in global conditions energy transformations // Grassroots Journal of Natural Resources. – 2022. – Vol. 5. – № 4. 16. Anderson J.M., Thompson K.L., Rodriguez C.A. Optimization of Solar Panel Orientation and Inclination for Maximum Energy Harvesting in Residential Applications // IEEE Transactions on Sustainable Energy. – 2019. – Vol. 10. – № 4. – P. 1876-1885. 17. Trypolska G. Energy Efficiency Policies and Measures in Ukraine: Assessment and Recommendations // International Energy Agency Country Review. – 2015. – Vol. 1. – P. 1-180. 18. Snezhkin Yu. F., Khalatov A. A. Thermal energy systems efficiency analysis for heating applications // Industrial Heat Engineering Journal. – 2020. – Vol. 42, No. 3. – P. 15-23. 19. Ali M.N., Mahmoud K., Lehtonen M., Darwish M.M.F. An efficient fuzzy-logic based variable-step incremental conductance MPPT method for grid-connected PV systems // IEEE Access. – 2021. – Vol. 9. – P. 26420–26430. 20. Правила улаштування електроустановок. 7-ме видання, перероблене та доповнене. – К.: Мінпаливенерго України, 2017. – 617 с. 21. Основи охорони праці: підручник для студентів вищих навчальних закладів / За ред. М.П. Гандзюка. – К.: Каравела, 2009. – 408 с. 22. НПАОП 40.1-1.01-97. Правила безпечної експлуатації електроустановок споживачів. – К.: Основа, 2016. – 296 с. 23. ДСТУ 3892-99. Безпека функціональна. Системи зв'язані з безпекою. Загальні вимоги. – К.: Держстандарт України, 1999. – 56 с. 24. Безпека життєдіяльності: підручник / О.М. Бондаренко, В.О. Овчаренко, П.С. Власенко та ін. – К.: Центр учбової літератури, 2020. – 432 с. 25. ДСТУ IEC 60364-4-41:2018. Електричні установки низької напруги. Частина 4-41: Заходи безпеки. Захист від ураження електричним струмом (IEC 60364-4 41:2017, IDT). – К.: ДП «УкрНДНЦ», 2018. – 78 с. 26. НПАОП 40.1-1.32-01. Правила будови і безпечної експлуатації парових та водогрійних котлів. – К.: Основа, 2018. – 168 с. |
| Content type: | Bachelor Thesis |
| Enthalten in den Sammlungen: | 141 — Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка (бакалаври) |
Dateien zu dieser Ressource:
| Datei | Beschreibung | Größe | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Кваліфікаційна робота бакалавра_Хариш П.А..pdf | Кваліфікаційна робота бакалавра_Хариш П.А. | 23,14 MB | Adobe PDF | Öffnen/Anzeigen |
Alle Ressourcen in diesem Repository sind urheberrechtlich geschützt, soweit nicht anderweitig angezeigt.
Administrationswerkzeuge