Аспекты построения фотоэлектрических систем с контроллером слежения за точкой максимальной мощности

Содержание

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ ……………………………………………………. 5

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………….6

1 Моделирование понижающего преобразователя напряжения..………..…8

1.1 Математическая модель преобразователя напряжения..…………………8

1.2 Моделирование преобразователя напряжения в программе MATLAB/Simulink 2017………………………………………………….……......18

2 Моделирование электрической нагрузки в программе MATLAB/Simulink. 21

3 Модель аккумуляторной батареи Matlab/Simulink 2017………………………26

4 Алгоритм моделирования солнечной инсоляции ……………………….….…31

5 Построение модели солнечной модуля и допущения…………………..……..39

6. Методика моделирования электроприемников……………………….………45

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………….51

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………………..….52

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Известно, что мировое потребление электроэнергии ежегодно увеличивается, и, как ожидается, дальнейший рост будет обусловлен ростом численности населения и возрастающими требованиями современного образа жизни. Увеличение спроса на электроэнергию приводит к быстрому истощению традиционных ископаемых видов топлива и обостряет проблему загрязнения окружающей среды. Поэтому существует необходимость в развитии альтернативных (возобновляемых) источников энергии для обеспечения устойчивых энергопоставок потребителю, а также для уменьшения локальных и глобальных загрязнений окружающей среды [3].

Солнечная энергия является одним из наиболее подходящих вариантов генерации электроэнергии, поскольку она неисчерпаема, абсолютно бесплатна и экологически чистая. Многие страны переходят к использованию фотоэлектрических систем выработки энергии даже при высокой их себестоимости. За всю историю фотоэлектрики были достигнуты большие успехи в улучшении технологии фотоэлектрических ячеек, однако общая эффективность солнечного модуля остается на относительно низком уровне.

Однако, тенденция солнечной фотоэлектики, несмотря на общую низкую эффективность солнечных модулей, и не думает падать. Так, за последние 10 лет, установленная мощность солнечных электростанций мире выросла более чем в 17 раз – с 42 ГВт до 715 ГВт, и к тому же, на сегодняшний день, используя методы повышения эффективности работы фотоэлементов, можно максимально использовать энергию солнечного света .

Так, активно внедряемым способом повышения КПД фотоэлемента, на сегодняшний день, являются алгоритмы отслеживания точки максимальной мощности солнечного элемента. Быстрорастущая мировая тенденция внедрения фотоэлементов говорит, как о достижении практических результатов в построении фотоэлектрических систем повышенной эффективности, так и о научной новизне данного проекта.

Солнечный элемент, в котором правильно реализован алгоритм отслеживания точки максимальной мощности, дает ряд качественных преимуществ по сравнению с обычными фотопреобразователями:

- значительное повышение КПД преобразователя в целом;

- оптимизация работы энергетической системы с использованием фотоэлементов;

- при работе элемента в аккумуляторных установках, повышение эффективности всей аккумуляторных системы;

- увеличение срока работы фотоэлементов, путем оптимизации работы элемента при изменении характеристики нагрузки.

Задачи НИР:

- обзор и анализ алгоритмов слежения за солнцем с поиском точки максимальной мощности при работе солнечных фотоэлектрических систем повышенной эффективности;

- обзор и анализ архитектур солнечных фотоэлектрических систем;

- моделирование автономной солнечной фотоэлектрической системы, а также ее основных компонентов с помощью программы MATLAB/Simulink.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В Отчете по НИР показаны имитационные компьютерные модели с помощью программы Матлаб/Симулинк понижающего преобразователя, аккумуляторной батареи, а также электрической нагрузки. Также проведено имитационное моделирование солнечного фотоэлектрического модуля и получены вольтамперная и вольтваттные характеристики с указанием точки максимальной мощности с параметрами:

Umax= 28 В, Imax= 7,68 В, Pmax= 223,17 W.