Моделювання автономної сонячної електростанції для дослідження режимів її роботи

Abstract

UA: В роботі представлені етапи моделювання автономної сонячної електростанції для дослідження режимів її роботи. Оцінка виконується за допомогою простого аналітичного методу вилучення параметрів, включених в рівняння поведінки фотоелектричного модуля (ФЕМ). Представлена математична модель фотоелектричного елемента (ФЕЕ) за допомогою середовища Matlab Simulink для знаходження параметрів нелінійного рівняння, що зв'язує струм (I) з рівнянням напруги (U). Використано простий і успішний метод для оцінки послідовного опору, коефіцієнта ідеальності, контролю точки максимальної потужності (ТМП), струму насичення і провідності, що шунтує, в сонячних елементах, що опромінюються. Розглядається конструкція DC-DC перетворювача та інтеграція DC-DC перетворювача з фотомодулем. DC/AC перетворювач, розроблений і змодельований за допомогою Matlab Simulink. Вхідні і вихідні дані перетворювача отримані в результаті моделювання в умовах відкритого контуру з постійною вхідною напругою постійного струму. Крім того, виходи беруться з перетворювача, подаючи на нього вихід фотоелектричного модуля. EN: The paper presents the stages of modeling an autonomous solar power plant to study the modes of its operation. The evaluation is performed using a simple analytical method for extracting the parameters included in the behavior equations of the photovoltaic module. A mathematical model of a photovoltaic cell is presented using the Matlab Simulink medium to find the parameters of a nonlinear equation that relates current to a voltage equation. Based on the Matlab Simulink environment, the maximum performance of autonomous photovoltaic systems was determined depending on the level of solar radiation and the state of charge of the battery. The results of the research show that the load on consumers is covered regardless of the level of solar radiation. A simple and successful method was used to evaluate the sequential resistance, the coefficient of ideality, the control of the maximum power point, the saturation current and the shunt conductivity in irradiated solar cells. A photovoltaic system model based on the maximum power point control method using the "Perturb and Observe" algorithm helps to analyze the performance of commercial PV modules. The general model of the photovoltaic module is designed with widely used units in the form of a masked subsystem block. The simulation results show excellent consistency with the performance curves given in the data sheets of the selected models. The design of the DC-DC converter and the integration of the DC-DC converter with the PV module are considered. A DC/AC converter designed and simulated using the Matlab Simulink environment. The input and output data of the converter are obtained as a result of simulation in an open circuit with a constant DC input voltage. In addition, the outputs are taken from the converter, feeding the output of the photovoltaic module to it. The output voltage and current of a photovoltaic DC-DC converter at changing exposure levels at a constant temperature are obtained. The effect of the PI gain of the controller on the performance of the system has been checked. Increasing the gain increases the ascent time of the system and therefore improves the system's response to changes in temperature and radiation. The influence of the frequency of the maximum power point on the characteristic of the system is investigated. At 200 Hz, the response is slow, at 1 kHz, the response becomes faster. Increasing the frequency of the maximum power point above 1 kHz does not improve the response of the system, as the dynamics of the entire system are controlled by the dynamics of the converter.