Анализ различных методов отслеживания точки максимальной мощности при работе солнечных фотоэлектрических систем

Авторы

  • Л. А. Абдали Севастопольский государственный университет
  • Х. И. Исса Севастопольский государственный университет
  • М. К. Аль-Малики Севастопольский государственный университет
  • Б. А. Якимович Севастопольский государственный университет
  • В. В. Кувшинов Севастопольский государственный университет

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2022-3-104-113

Ключевые слова:

солнечная энергетика, фотоэлектрическая ячейка, фотоэлектрический модуль, Simulink, умная сеть электроснабжения

Аннотация

Использование систем управления для фотоэлектрических установок значительно повышает выработку электрической энергии и эффективность их использования. Солнечные системы электроснабжения сильно зависят от различных климатических факторов, и поэтому существует реальная необходимость использования систем автоматического регулирования их различных энергетических параметров, таких как сила тока, напряжение и мощность. Одной из перспективных систем контроля энергетических характеристик фотоэлектрических установок являются МРРТ системы (системы контроля точек максимальной мощности). В статье исследуется влияние различных методов отслеживания точки максимальной мощности (MPP), применяемых к фотоэлектрическим системам. В этой работе используются такие методы, как метод восхождение к вершине (HC), метод инкрементной проводимости (IC) и метод возмущения и наблюдения (P&O). Модель фотоэлектрического модуля и повышающего преобразователя постоянного тока с различными методами ТММ («теория машин и механизмов») была смоделирована с использованием программного обеспечения Matlab. Совместное моделирование между программными пакетами Matlab Simulink используется для установления метода ТММ. Совместное моделирование выполняется, чтобы использовать преимущества каждой программы для обработки определенных частей системы. Реакция различных методов ТММ оценивается в быстро меняющихся погодных условиях. Из результатов исследования видно, что IC-метод имеет улучшенные результаты среди сравниваемых методов ТММ, за которыми следуют методы P&O и HC ТММ как в динамическом отклике, так и в установившемся режиме в большей части нормального рабочего диапазона. Метод инкрементной проводимости имеет преимущества извлечения большей мощности по сравнению с методом возмущения и наблюдения и методом восхождения к вершине и, следовательно, более конкурентоспособен, чем два других метода для фотоэлектрической системы.

Биографии авторов

Л. А. Абдали, Севастопольский государственный университет

аспирант

Х. И. Исса, Севастопольский государственный университет

аспирант

М. К. Аль-Малики, Севастопольский государственный университет

аспирант

Б. А. Якимович, Севастопольский государственный университет

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Возобновляемые источники энергии и электрические системы и сети»

В. В. Кувшинов, Севастопольский государственный университет

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Возобновляемые источники энергии и электрические системы и сети»

Библиографические ссылки

Javed, K.; Ashfaq, H.; Singh, R. A new simple MPPT algorithm to track MPP under partial shading for solar photovoltaic systems.Int. J. Green Energy 2020, 17, 48-61.

Abo-Elyousr, F.K.; Abdelshafy, A.M.; Abdelaziz, A.Y. MPPT-Based Particle Swarm and Cuckoo Search Algorithms for PV Systems. In Modern Maximum Power Point Tracking Techniques for Photovoltaic Energy Systems; Springer: Cham, Switzerland, 2020; pp. 379-400.

Amiry H. Design and implementation of a photovoltaic I-V curve tracer: Solar modules characterization under real operating conditions. Energy Conversion and Management, 2018, 169, pp. 206-216.

Aouchiche, N.; Aitcheikh, M.S.; Becherif, M.; Ebrahim, M.A. AI-based global MPPT for partial shaded grid connected PV plant via MFO approach. Sol. Energy 2018, 171, 593-603.

Abd Ali, L. M., Al-Rufaee, F. M., Kuvshinov, V. V. et al. Study of Hybrid Wind-Solar Systems for the Iraq Energy Complex. Appl. Sol. Energy, 2020, vol. 56, no. 4, pp. 284-290. https://doi.org/10.3103/S0003701X20040027.

Bana S. and Saini R.P. A mathematical modeling framework to evaluate the performance of single diode and double diode based SPV systems. Energy Reports, 2016, 2, pp. 171-187.

Kuvshinov, V.V., Abd Ali, L.M., Morozova, N.V. et al. Experimental Studies on Receiving Surfaces of Flat Solar Collectors. Surf. Engin. Appl.Electrochem. vol. 57, no. 6, pp.715-720 (2021).https://doi.org/10.3103/S1068375521060089.

Интеллектуальная система управления, используемая при работе ветроэлектрических установок / Л. М. Абдали, Ф. М. Аль-Руфаи, Б. А. Якимович, В. В. Кувшинов // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2021. Т. 24, № 1. С. 102-112. DOI: 10.22213/2413-1172-2021-1-102-112.

Zhang Q., Ning Xu., Ye Z. MMPT control method for photovoltaic power supply based on improved variable-step hill-climbing method. Electric Engineering, vol. 2, pp. 55-57, 2018.

Chatterjee A., Keyhani A., Kapoor D. Identification of Photovoltaic Source Models. Energy Conversion, IEEE Transactions on, 2011, vol. PP, pp. 1-7.

Анализ и моделирование автономной фотоэлектрической системы с использованием среды matlab/simulink / Л. М. Абдали, Х. А. Исса, К. А. Али, В. В. Кувшинов, Э. А. Бекиров // Строительство и техногенная безопасность. - 2021. № 21 (73). C. 97-105. DOI: https://doi.org/10.37279/2413-1873-2021-21-97-105.

Belkaid, A.; Colak, I.; Kayisli, K. Implementation of a modified P&O-MPPT algorithm adapted for varying solar radiation conditions. Electr. Eng. 2017, 99, pp. 839-846.

Ram, J. Prasanth, T. Sudhakar Babu, and N. Rajasekar. "A comprehensive review on solar PV maximum power point tracking techniques." Renewable and Sustainable Energy Reviews 67, 2017, pp.826-847.

Sachit M.S., Shafri H.Z.M., Abdullah A.F., Rafie A.S.M.Combining Re-Analyzed Climate Data and Landcover Products to Assess the Temporal Complementarity of Wind and Solar Resources in Iraq. Sustainability, 2021, 14(1), 388.

Mitrofanov, S. V., Baykasenov, D. K., & Suleev, M. A. Simulation model of autonomous solar power plant with dual-axis solar tracker. In 2018 International Ural Conference on Green Energy,2018, (pp. 90-96). IEEE.

Fazal, M.R.; Kamran, M.; ul Haq, I.; Abbas, Z.; Ayyaz, M.N.; Mudassar, M. Modified Perturb and Observe MPPT algorithm for partial shading conditions.Int. J. Renew. Energy Res.2019, 9,721-731.

Ibrahim H. and N. Anani. Variations of PV module parameters with irradiance and temperature. Energy Procedia, 2017, 134, pp. 276-285.

Yin O.W. and B.C. Babu. Simple and easy approach for mathematical analysis of photovoltaic (PV) module under normal and partial shading conditions. Optik, 2018, 169, pp. 48-61.

Техника искусственного интеллекта для производства энергии и автоматизация управления гибридной солнечно-ветро-дизельной энергетической системой / Л. М. Абдали, К. А. Али, В. В. Кувшинов, Э. А.Б екиров, Н. В. Коровкин // Строительство и техногенная безопасность. 2021. № 22 (74). С. 91-100.

H. Li, D. Yang, and W. Su, “An overall distribution particle swarm optimization mppt algorithm for photovoltaic system under partial shading,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 1, no. 1, pp. 265-275, 2018.

Khatib, Tamer, and Wilfried Elmenreich. Modeling of photovoltaic systems using Matlab: Simplified green codes. John Wiley & Sons, 2016.

Pathy, S.; Subramani, C.; Sridhar, R.; Thentral, T.; Padmanaban, S. Nature-inspired MPPT algorithms for partially shaded PV systems: A comparative study. Energies 2019, 12, 1451.Senol M., Abbaso˘ glu S., Kukrer O., Babatunde A. A guide in installing large-scale PV power plant for self-consumption mechanism. Sol. Energy, 2016, 132, pp. 518-537.

Layth M. Abd Ali, L M., Ali, Q. A., Klačková, I., Issa, H. A., Yakimovich, B. A. and Kuvshimov, V. (2021) Developing a thermal design for steam power plants by using concentrating solar power technologies for a clean environment. Acta Montanistica Slovaca, Volume 26 (4), 773-783 DOI: https://doi.org/10.46544/AMS.v26i4.14.

Xuan Hieu Nguyen, Minh Phuong Nguyen. Mathematical modeling of photovoltaic cell/module/arrays with tags in Matlab/Simulink. Environmental Systems Research, 2015, 4, 24.

Моделирование режимов работы фотоэлектрической системы / Л. М. Абдали, Х. Д. Мохаммед,Б. А. Якимович, В. В. Кувшинов, Н. В. Коровкин, Д. Ф. Бордан // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2021. Т. 24, № 3. С. 78-87. DOI: 10.22213/2413-1172-2021-3-78-87.

Li H., Yang D., Su W. An overall distribution particle swarm optimization mppt algorithm for photovoltaic system under partial shading. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2018, vol. 1, no. 1, pp. 265-275.

Awad M, Ibrahim AM, Alaas ZM, El-Shahat A and Omar AI (2022), Design and analysis of an efficient photovoltaic energy-powered electric vehicle charging station using perturb and observe MPPT algorithm. Front. Energy Res. 10:969482. doi: 10.3389/fenrg.2022.969482

Загрузки

Опубликован

28.09.2022

Как цитировать

Абдали, Л. А., Исса, Х. И., Аль-Малики, М. К., Якимович, Б. А., & Кувшинов, В. В. (2022). Анализ различных методов отслеживания точки максимальной мощности при работе солнечных фотоэлектрических систем. Интеллектуальные системы в производстве, 20(3), 104–113. https://doi.org/10.22213/2410-9304-2022-3-104-113

Выпуск

Раздел

Статьи