DOI: 10.17586/2226-1494-2018-18-6-1099-1107


УДК681.537

ИССЛЕДОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ ПОИСКА ТОЧКИ МАКСИМАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Мухамбедьяров Б. Б., Лукичев Д. В., Полюга Н. Л.


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Мухамбедьяров Б.Б., Лукичев Д.В., Полюга Н.Л. Исследование алгоритмов поиска точки максимальной мощности для повышения эффективности фотоэлектрических преобразователей // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2018. Т. 18. № 6. С. 1099–1107. doi: 10.17586/2226-1494-2018-18-6-1099-1107

Аннотация

Предмет исследования. Рассмотрена имитационная модель электрогенерирующей установки на базе фотоэлектрических преобразователей. Поскольку фотоэлектрические модули имеют относительно низкую эффективность преобразования энергии, улучшение характеристик соответствующей энергосистемы может быть частично достигнуто при помощи управляемых промежуточных преобразователей. Цель работы – построение модели фотоэлектрической системы, а также сравнительный анализ алгоритмов управления силовым преобразователем для получения максимальной доступной мощности от солнечной фотоэлектрической панели. Метод. Исследуемые алгоритмы основаны на поиске экстремума на мощностной характеристике фотоэлектрического преобразователя. Рассмотрена реализация алгоритмов поиска точки максимальной мощности «Возмущение и наблюдение» и «Возрастающая проводимость». Для повышения эффективности фотоэлектрических преобразователей в качестве альтернативы традиционным алгоритмам предложено использовать алгоритм поиска на основе теории нечеткой логики. Основные результаты. Построена модель системы управления солнечной панелью в MATLAB/Simulink. Рассмотрены и реализованы три метода поиска точки максимальной мощности для этой фотоэлектрической системы. Проведен сравнительный анализ работы рассматриваемых алгоритмов при различной интенсивности солнечного света. Практическая значимость. Приведенные алгоритмы могут быть реализованы в реальных энергетических системах в целях повышения эффективности их работы.


Ключевые слова: фотоэлектрический преобразователь, солнечная панель, широтно-импульсный преобразователь, точка максимальной мощности, нечеткая логика, возмущение и наблюдение, возрастающая проводимость

Список литературы
  1. Мухамбедьяров Б. Управление автономной гибридной
    электростанцией: магистерская диссертация. СПб, 2017. 81 с.
  2. Воротынцев Д.В., Ануфриев О.В., Теряев Р.Э., Стеценко К.П.Повышение эффективности работы солнечной панели при помощи солнечного трекера // Современные проблемы управления и регулирования: теория, методология,
    практика. Пенза, 2017. С. 39–43.
  3. Возмилов А.Г., Малюгин С.А., Малюгина А.А. Алгоритмыслежения за точкой максимальной мощности
    фотоэлектрических преобразователей // Вестник ЧГАА. 2014. Т. 70. С. 18–25.
  4. Zbeeb A., Devabhaktuni V., Sebak A. Improved photovoltaic MPPT algorithm adapted for unstable atmospheric conditions and partial shading // Proc. Int. Conf. on Clean Electrical Power. 2009. P. 320–323. doi: 10.1109/ICCEP.2009.5212035
  5. Wang C.-C., Wu M.-C., Lin K.-J., Lin C.-R. Analysis and research maximum power point tracking of photovoltaic array // Proc. Int. Symposium on Computer, Communication,
    Control and Automation (3CA). 2010. P. 196–200. doi: 10.1109/3CA.2010.5533854
  6. Wang P., Zhao J., Li F. A new adaptive duty cycle perturbationalgorithm for peak power tracking // Proc. 2nd Int. Asia Conf. on Informatics in Control, Automation and Robotics. 2010. P. 298–301. doi: 10.1109/CAR.2010.5456543
  7. Karanjlar D.S., Chatterji S., Kumar A. Development of linear quadratic regulator based PI controller for maximum power point tracking in solar photo-voltaic system // Recent
    Advances in Engineering and Computational Sciences (RAECS). Chandigarh, India, 2014. doi: 10.1109/RAECS.2014.6799657
  8. Vinifa R., Kavitha A. Maximum power point tracking of boost converter on a PV system using fuzzy logic // International
    Journal of Mechanical Engineering and Technology. 2017. V. 8. N 12. P. 584–593.
  9. Hariharan S., Kumar V.N. Desigh of a DC-DC converter
    for a PV array // Proc. Int. Conf. on Industrial Electronics, Control and Robotics. Orissa, India, 2010. P. 79–84. doi: 10.1109/IECR.2010.5720154
  10. Hart D.W. Power Electronics. McGraw-Hill Education, 2010. 477 p.
  11. Chan W.-C., Masri S. DC-DC boost converter with constant output voltage for grid connected photovoltaic application system. 2010. 5 p.
  12. Sankarganesh R., Thangavel S. Maximum power point
    tracking in PV system using intelligence based P&O
    technique and hybrid cuk converter // Proc. Int. Conf. on Emerging Trends in Science, Engineering and Technology (INCOSET). Tiruchirappalli, India, 2012. P. 429–436. doi: 10.1109/INCOSET.2012.6513945
  13. Panda B., Panda B., Hota P.K., Bhuyan S.K. A comparative analysis of maximum power point techniques for photovoltaic system // Proc. IEEE Power, Communication and Information Technology Conference (PCITC). Bhubaneswar, India, 2015. P. 732–737. doi: 10.1109/PCITC.2015.7438093
  14. Boukenoui R., Bradai R., Mellit A., Ghanes M., Salhi H. Comparative analysis of P&O, modified hill climbing-FLC, and adaptive P&O-FLC MPPTs for microgrid standalone PV system // Proc. Int. Conf. on Renewable Energy Research and Applications (ICRERA). Palermo, Italy, 2015. P. 1095–1099. doi: 10.1109/ICRERA.2015.7418579
  15. Martin A.D., Vazquez J.R. MPPT algorithms comparison in PV systems: P&O, PI, neuro-fuzzy and backstepping controls // Proc. IEEE Int. Conf. on Industrial Technology (ICIT).
    Seville, Spain, 2015. P. 2841–2847. doi: 10.1109/ICIT.2015.7125517
  16. Blange R., Mahanta C., Gogoi A.K. MPPT of solar photovoltaic cell using perturb & observe and fuzzy logic controller algorithm for buck-boost DC-DC converter // Proc. Int. Conf. on Energy, Power and Environment: Towards Sustainable Growth (ICEPE). Shillong, India, 2015. doi: 10.1109/EPETSG.2015.7510125
  17. Abdelsalam A.K., Ahmed S. High-performance adaptive perturb and observe MPPT technique for photovoltaic-based microgrids // IEEE Transactions on Power Electronics. 2011. V. 26. N 4. P. 1010–1021. doi: 10.1109/TPEL.2011.2106221
  18. Jain S., Vaibhav A., Goyal L. Comparative analysis of MPPT techniques for PV in domestic applications // Proc. 6th IEEE Power India Int. Conf. (PIICON). Delhi, India, 2014. doi: 10.1109/POWERI.2014.7117636
  19. Nejila V.P., Selvakumar A.I. Fuzzy-logic based hill-climbing method for maximum power point tracking in PV systems // Proc. Int. Conf. on Power, Energy and Control (ICPEC). 2013. P. 8–13. doi: 10.1109/ICPEC.2013.6527614
  20. Aranibar L.A.Q. Learning Fuzzy Logic from Examples.
    Master’s Thesis. Athens, 1994. 198 p.
  21. Gupta A., Kumar P., Pachauri K.P., Chauhan Y.K.
    Performance analysis of neural network and fuzzy logic based MPPT techniques for solar PV systems // Proc. 6th IEEE
    Power India Int. Conf. (PIICON). Delhi, India, 2014. doi: 10.1109/POWERI.2014.7117722
  22. Xiaoe Z., Jinmei W., Jinsong L. Simulation research on the MPPT of the PV cells based on fuzzy control // Proc. 4th Int. Conf. on Intelligent Systems Design and Engineering
    Applications. Zhangjiajie, China, 2013. P. 561–564. doi: 10.1109/ISDEA.2013.533
  23. Sahin M.E., Okumus H.I. A fuzzy-logic controlled PV
    powered buck-boost DC-DC converter for battery-load
    system // Proc. Int. Symposium on Innovations in Intelligent Systems and Applications. Trabzon, Turkey, 2012. doi: 10.1109/INISTA.2012.6246974
  24. Noman A.M., Addoweesh K.E., Mashaly H.M. An intelligent FLC method for tracking the maximum power of photovoltaic systems // Proc. IEEE 27th Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering (CCECE). Toronto, Canada, 2014. doi: 10.1109/CCECE.2014.6900926
  25. Chim C.S., Neelakantan P., Yoong H.P., Teo K.T.K. Fuzzy logic based MPPT for photovoltaic modules influenced by
    solar irradiation and cell temperature // Proc. UkSim 13th Int. Conf. on Computer Modelling and Simulation. Cambridge, 2011. P. 376–381. doi: 10.1109/UKSIM.2011.78
  26. Garg A., Nayak R.S., Gupta S. Comparison of P&O and fuzzy logic controller in MPPT for photo voltaic (PV) applications by using MATLAB/Simulink // IOSR Journal of Electrical and Electronics Engineering. 2015. V. 10. N 4. P. 53–62. doi: 10.9790/1676-10415362


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2019 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика