PV - FC混合动力系统及其在网格中电源管理策略

的孩子叫Kumar Tiwary¹莫豪尔博士Amita²

PG学生,电气与电子工程部门,新名词I.Sc学院。&技术。博帕尔(国会议员),印度
电气和电子工程教授和部门负责人,新名词I.Sc学院。&技术。博帕尔(国会议员),印度

文摘

本文显示操作方法上的工作网格连接组成的混合动力系统是一个光伏(PV)数组和一个质子交换膜燃料电池,质子交换膜的混合动力系统输出功率变得可控。系统采用两种操作模式,unitpower控制(UPC)模式和feeder-flow控制(FFC)模式。本论文讨论了两种控制模式的协调,协调光伏阵列和质子交换膜燃料电池混合动力系统和参数确定的方式参考。拟议的操作策略和灵活的运行方式变化总是运行光伏阵列在最大输出功率和效率高的质子交换膜电池性能乐队,使用该策略具有灵活的运行方式提高系统操作的性能与增强稳定性和减少数量的操作模式改变。

关键字

分布式发电、燃料电池、混合动力系统,微型智能电网",光伏电源管理

介绍

与世界经济发展和对能源的需求日益增加,传统的能源已经越来越无法满足世界对能源的需求。因此,重要的是要探索更多更好的替代能源如阳光、风能和生物质能。光伏能源是一个有趣的能源;是可再生能源,取之不尽,无污染,而且越来越强烈地用作能源在各种应用程序中[1]。在无尽的太阳能的重要性方面,值得说的是,太阳能是一种独特的视角解决能源危机。与此同时,尽管所有这些优势的太阳能,他们不存在理想的效率[2],[3]。可再生能源主要有生物能、地热、水力、太阳能光伏和风力。光伏电力预计最快的年增长率已经显示最高超过50%的增长率在2006年和2007年[4]。安装光伏发电系统的优势,他们是静态的(即没有移动部件),简单,快速与其他可再生能源相比。因此,他们有更长的生命周期跨度,(通常20多年)[5]。 Moreover, due to their low operational cost and maintenance, they provide a significant solution for powering remote areas. The photovoltaic (PV) used to harness the solar energy tends to become an uncontrollable source because of the use of maximum power point tracking (MPPT) technique to continuously deliver the highest power to the load when variations in irradiation and temperature occur. The disadvantage of PV energy is that the PV output power depends on weather conditions and cell temperature, making it an uncontrollable source. Furthermore, it is not available during the night. In order to overcome these inherent drawbacks, alternative sources, such as PEMFC, should be installed in the hybrid system. By changing the FC output power, the hybrid source output becomes controllable. However, PEMFC, in its turn, works only at a high efficiency within a specific power range.

混合动力系统可以被连接到主电网或工作自主对电网连接模式或坐落模式,分别。在并网模式下,混合源连接到主网格点的公共连接点(PCC)向负载供电。当负载需求发生变化时,电源由主网格和混合动力系统必须得到适当的改变。交付的权力从主电网和光伏阵列以及质子交换膜燃料电池必须协调满足负载的需求。混合来源有两种控制模式:1)单位功率控制(UPC)模式和feeder-flow控制(FFC)模式。在UPC模式下,电网负荷需求的变化是补偿的主要因为输出规范引用混合动力电源。因此,混合动力来源的参考价值输出必须确定。FFC模式,加料器流是一个常数,监管的额外负载需求的混合来源,而且,因此,馈线参考功率必须已知。

拟议的操作策略是协调两种控制模式并确定UPC的参考价值模式和FFC模式以便所有约束得到满足。这个操作策略将减少操作模式的数量变化,改善系统运行的性能,增强系统的稳定性。

计划的细节

短时间混合动力系统的结构

PV-FC混合的系统包括源与主电网连接到负载在PCC如图1所示。光伏[8],[9]和质子交换膜燃料电池[10],[11]被建模为非线性电压源。这些来源是连接到直流-直流转换器在直流端耦合的dc / ac逆变器。直流/直流连接光伏阵列翻译作品作为MPPT控制器。翻译许多MPPT算法在文献中已经提出,如增量电导(INC)、恒压(CV)和微扰和观察(P&O)。

P&O方法得到了广泛的应用,因为它简单的反馈结构和更少的测量参数[12]。P&O算法和功率反馈控制[13]-[15]是图2所示。确定光伏电压和电流,功率计算。在最大功率点,dP / dV导数等于零。最大功率点可以通过改变参考电压的ΔVref。

Photovoltic阵列模型

数学模型可以表示为3和4

ENerst哪里Nerst“热力学势”,代表了可逆(或开路)燃料电池的电压。激活电压降VAct在塔费尔方程给出

MPPT控制

翻译许多MPPT算法在文献中已经提出,如增量电导(INC)、恒压(CV)和微扰和观察(P&O)。这两个算法通常用于实现最大功率点跟踪是P&O和公司的方法。公司的方法在快速变化的大气条件下提供良好的性能。然而,4个传感器需要执行计算。

如果传感器需要更多的转换时间,那么翻译的MPPT过程将需要更长的时间来跟踪最大功率点。在追踪期间,光伏的输出小于其最大力量。这意味着转换时间越长,大的功率损耗量[12]。相反,如果P&O方法执行速度的增加,则系统将减少损失。此外,这种方法只需要两个传感器,从而减少硬件需求和成本。因此,P&O翻译方法是用于控制MPPT的过程。

为了达到最大功率,两个不同的应用控制方法往往选择电压反馈控制和power-feedback控制[13],[14]。电压反馈控制使用太阳能电池组端电压控制和保持其最大功率点附近的数组操作调节阵列的电压和匹配数组的电压所需的电压。电压反馈控制的缺点是忽视的辐照温度和细胞的影响。因此,power-feedback控制是用来实现最大功率。

翻译P&O MPPT算法power-feedback控制[14],[15]图2所示。确定光伏电压和电流,功率计算。在最大功率点,(dP / dV)导数等于零。最大功率点可以通过改变参考电压的一个¯Vref。。翻译,为了实现MPPT算法,buck-boost直流/直流转换器作为图3中所示。buck-boost转换器的参数L和C[16]必须满足以下条件:

buck-boost转换器由一个开关装置(GTO),使它能够根据应用门打开或关闭信号d门信号可以通过比较获得的GTO的锯齿波形控制电压[12]。翻译参考电压的变化获得的ΔVref MPPT算法成为了脉冲宽度调制(PWM)的输入。PWM生成一个门信号控制buck-boost转换器,因此,最大功率跟踪和交付通过dc / ac逆变器交流侧。

混合动力系统的控制

单位功率控制、加料器流控制和混合控制方式控制模式应用于微型智能电网"。在UPC模式下,DGs(混合源在这个系统)调节电压大小的连接点和注入的力量来源。在这种模式下,如果负载的增加微型智能电网",任何额外的电力来自电网,由于混合源恒功率调节。FFC模式,DGs调节电压大小的连接点和电力流动点Pfeeder馈线的连接。通过这种控制方式,额外的负载要求被DGs,维持一个恒定负载从实用的角度来看。

摘要UPC的协调模式和FFC模式研究来确定每个两种控制模式的应用时,确定每个模式的参考价值。参考权利的来源与自己的约束必须设置在一个适当的值的约束满足这些来源。

操作策略的混合动力系统

如前所述,操作算法的目的是确定的控制方式为每个控制方式混合源和参考价值,因此光伏能工作在最大输出功率和约束满足。一旦约束(Pmax F,犁FC,小狗FC)是已知的,混合源的控制模式(UPCmode和FFC模式)取决于负载变化和光伏的输出。UPC模式,参考输出功率的混合源”取决于光伏输出女士和FC的约束输出。

结果和讨论

仿真结果没有磁滞

输出与滞后

我们观察到在t = 13秒t = 17秒输出显示故障时使用该系统没有滞后,但是当我们使用滞后之间的故障我们能够减少t = 13秒t = 17秒。我们也可以作出结论,系统频率仍在指定范围内

结论

在本文中,我们已经能够展示一个可用的方法来操作混合发电系统由光伏阵列和质子交换膜燃料电池与磁滞和人请滞后。系统的操作策略是基于通用产品模式和FFC模式。去这个策略的目的是确定控制方式,以减少模式的数量变化,光伏最大功率点操作,运作高效的FC输出性能的乐队。

总之,该算法提出了一种简化和灵活的操作方法在一个gridconnected微型智能电网"混合动力来源可以改善系统的性能的操作,从而允许系统工作更稳定,同时最大化光伏输出功率。

未来的工作可能需要考虑考虑电池的操作来提高操作系统的性能。工作也可以进行学习操作算法的应用微型智能电网"与多个喂食器和DGs还将详细研究。

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