МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СОЛНЕЧНОЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ С КОНТРОЛЛЕРОМ МАКСИМАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ

В  статье  представлены  результаты  моделирования  и  исследования  режимов  работы  солнечной  фотоэлектрической станции с контроллером поиска точки максимальной мощности. Рассмотрены наиболее распространенные методы поиска точки максимальной мощности солнечных батарей: метод постоянного напряжения; метод напряжения холостого хода; метод  короткого  замыкания; метод  случайных  возмущений; метод  приращения  проводимости. Построена  комплексная модель фотоэлектрической станции, включающей в себя  солнечную батарею,  силовой преобразователь  с контроллером управления. Приведены  результаты  моделирования  рабочих  режимов  системы  при  изменении  солнечной  инсоляции  и температуры солнечной батареи.  Выполненный обзор различных методов поиска точки максимальной мощности солнечной батареи и анализ их функционирования при различных климатических условиях может быть полезен широкому кругу специалистов в области фотоэнергетики. Все предложенные модели компонентов фотоэлектрических систем реализованы в MATLAB/Simulink, что позволяет использовать их после несложной доработки для исследования систем произвольной конфигурации с другими типами преобразователей и контроллеров поиска точки максимума отбора мощности.

1. Arnulf Jäger-Waldau. PV Status. Report 2013. Luxembourg: Publications Office of the European Union, 2013.

2. Renewables 2014 Global Status Report. Renewable Energy Policy Network for the 21st Century, 2015. URL: http://www.ren21.net.

3. Справочник по теории автоматического управления / Под ред. А.А. Красовского. М.: Наука, 1987. (Spravočnik po teorii avtomatičeskogo upravleniâ / Pod red. А.А. Krasovskogo. M.: Nauka, 1987.)

4. Официальный сайт ООО «МикроАРТ». URL: http://www.invertor.ru/scontroller.html. (Oficial'nyj sajt OOO «MikroАRT». URL: http://www.invertor.ru/scontroller.html).

5. Ali Reza Reisi, Mohammad Hassan Мoradi, Shahriar Jamasb. Classification and comparison of maximum power point tracking techniques for photovoltaic system: A review // Renewable and Sustainable Energy Reviews 19 (2013), р. 433–443.

6. Nevzat Onat. Recent Developments in Maximum Power Point Tracking Technologies for Photovoltaic Systems // International Journal of Photoenergy, Volume 2010, р. 1-11.

7. Hohm D.P. and Ropp M.E. Comparative study of maximum power point tracking algorithms // Prog. Photovolt: Res. Appl. 2003. № 11. P. 47–62.

8. Atallah A.M., Abdelaziz A.Y. and Jumaah R.S. Implementation of perturb and observe MPPT of PV system with direct control method using buck and buck-boost converters // Emerging Trends in Electrical, Electronics & Instrumentation Engineering: An international Journal (EEIEJ), Vol. 1, Nо. 1, February 2014. P. 31-44.

9. Yuya Oshiro, Hikaru Ono, Naomitsu Urasaki. A MPPT Control Method for Stand-Alone Photovoltaic System in Consideration of Partial Shadow // IEEE PEDS 2011, Singapore, 5-8 December, 2011, р. 1010-1014.

10. Subudhi B., Pradhan R. A Comparative Study on Maximum Power Point Tracking Techniques for Photovoltaic Power Systems // IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2013, №4, р. 89-98.

11. Coelho R.F., Concer F.M., Martins D.C. A MPPT Approach Based on Temperature Measurements Applied in PV Systems // 2010 9th IEEE/IAS International Conference on Industry Applications (INDUSCON), São Paulo, 8-10 November, 2010, р. 1-6.

12. De Brito et al. Evaluation of the main MPPT techniques for photovoltaic applications // IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 60, no. 3, march 2013, pp. 1156-1167.

13. Lijia Ren, Xiuchen Jiang, Gehao Sheng, Wu Bo. Design and calculation method for Dynamic Increasing Transmission Line Capacity // WSEAS Transactions on circuits and systems, Issue 5, Vol. 7, May 2008, p. 348-357.

14. Gomathy S., Saravanan S., Thangavel S. Design and Implementation of Maximum PowerPoint Tracking (MPPT) Algorithm for aStandalone PV System // International Journal of Scientific & Engineering Research, Vol. 3, Issue 3, March - 2012, p. 1-7.

15. Sharma D.K., Purohit G. Hybrid Control Method for Maximum Power Point Tracking (MPPT) of Solar PV Power Generating System // Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 8(3) March 2014, р. 255-262.

16. Dolara A., Faranda R., Leva S. Energy Comparison of Seven MPPT Techniques for PV Systems // J. Electromagnetic Analysis & Applications. 2009. № 3. Р. 152-162.

17. Sihem Amara, Adel Bouallegue, Adel Khedher. Theoretical and Practical Study of a Photovoltaic MPPT Algorithm Applied to Voltage Battery Regulation // International Journal of Renewable Energy Research. 2014. Vol. 4, Nо. 1. Р. 83-90.

18. Prakash R., Meenakshipriya B., Kumaravelan R. Modeling and Design of MPPT Controller Using Stepped P&O Algorithm in Solar Photovoltaic System // International Journal of Electrical, Computer, Electronics and Communication Engineering. 2014. Vol. 8, Nо. 3. Р. 579-585.

19. Surya Kumari J., Sai Babu Dr. Ch., Kamalakar Babu A. Design and Analysis of P&O and IP&O MPPT Techniques for Photovoltaic System // International Journal of Modern Engineering Research (IJMER). 2012. Vol. 2, Issue. 4. P. 2174-2180.

20. Thulasiyammal C. and Sutha S. Design and comparative analysis of DC-DC boost and single-ended primary-inductance converter converters using solar powered maximum power point tracking algorithms // American Journal of Applied Sciences. 2014. № 11 (7). Р. 1113-1122.

21. Choudhary D., Saxena A.R. DC-DC Buck-Converter for MPPT of PV System // International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering. 2014. Vol. 4, Issue 7. Р. 813-821.

22. Makhloufi M.T., Khireddine M.S., Abdessemed Y., Boutarfa A. Maximum Power Point Tracking of a Photovoltaic System using a Fuzzy Logic Controller on DC/DC Boost Converter // IJCSI International Journal of Computer Science Issues. 2014. Vol. 11, Issue 3. Nо. 2. Р.1694-1672.

23. Chokri Ben Salah, Mohamed Ouali. Comparison of Fuzzy Logic and Neural Network in Maximum Power Point Tracker for PV Systems // Elsevier, Electric Power Systems Research. 2011. Vol. 81. P. 43-50.

24. Naoufel Khaldi, Hassan Mahmoudi, Malika Zazi, Youssef Barradi. Implementation of a MPPT Neural Controller for Photovoltaic Systems on FPGA Circuit // WSEAS Transactions on Power Systems. 2014. Vol. 9. Р. 471-478.

25. Babaa S.E., Armstrong M. and Pickert V. Overview of Maximum Power Point Tracking Control Methods for PV Systems // Journal of Power and Energy Engineering. 2011. Nо. 2. Р. 59-72.

26. Esram T., Chapman P.L. Comparison of photovoltaic array maximum power point tracking techniques // IEEE Transactions on Energy Conversion. 2007. Vol. 22, Nо. 2. P. 439-449.

27. Dorofte C., Borup U., Blaabjerg F. A Combined Two-Method MPPT Control Scheme for Grid-Connected Photovoltaic Systems // 2005 European Conference on Power Electronics and Applications, Dresden, 11-14 September, 2005.

28. Раушенбах Г. Справочник по проектированию солнечных батарей. М.: Энергоатомиздат, 1983. (Raušenbah G. Spravočnik po proektirovaniû solnečnyh batarej. M.: Ènergoatomizdat, 1983.)

29. Hansen A.D., Sorensen P., Hansen L.H., Bindner H. Models for a stand alone PV system. Riso National Laboratory, 2000.

30. Bonkoungou D., Koalaga Z., Njomo D. Modeling and Simulation of photovoltaic module considering single single-diode equivalent circuit model in MATLAB // International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering. 2013. Vol. 3, Issue 3. P. 493-502.

31. Обухов С.Г., Плотников И.А. Модель солнечной панели в MATLAB SIMULINK // Альтернативная энергетика и экология – ISJAEE. 2014. № 21 (161). C. 51-59. (Obuhov S.G., Plotnikov I.А. Model' solnečnoj paneli v MATLAB SIMULINK // Аl'ternativnaâ ènergetika i èkologiâ – ISJAEE. 2014. № 21 (161). C. 51-59.)

32. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника. М.: Техносфера, 2005. (Melešin V.I. Tranzistornaâ preobrazovatel'naâ tehnika. M.: Tehnosfera, 2005.)

33. Femia N., Petrone G., Spagnuolo G., Vitelli M. Power Electronics and Control Techniques for Maximum Energy Harvesting in Photovoltaic Systems. CRC Press Taylor & Francis Group. Boca Raton, 2013.