使用双向实现成本有效的混合动力系统多输入提高变换器拓扑

A.Mohandoss¹,K.Sivaramachandran²,年代。Ashwin恋人³,S.Murugan⁴
P.G.学者,EEE, R.V.S.工程与技术学院,印度哥印拜陀

文摘

在这方法提出一个混合动力系统结合光伏模块,风力能源和电池源更有效地提供偏远地区。该混合动力系统同步PV模块、电池和风力源使用修改后的双向多输入直流-直流转换器。这个转换器驱动负载和利用混合电力系统的发电效率。这混合动力系统通过定义包含许多发电设备(如风力涡轮机的基础能源,光伏来源,微型水力和燃料发电机发电的输入源。然而,提出三个输入提高转换器应用于杂交PV,风能和电池存储方案。四个解放责任比例的转换器方便输入源和负载之间的功率流。这个转换器的优点是利用一个低电压电池。这个转换器的固有性质不需要单独的输入过滤器为一等兵多固化转换器提供简单的电路拓扑结构,集中控制这个转换器的功率流是双向的。

关键字

太阳能光伏模块、风力发电系统、电池,三个输入双向提高转换器。

介绍

混合动力系统更有效地计划在一代的电力。他们通常是解放的笨重的集中的电网和用于远程区。混合动力系统的解释包含许多发电策略如风力涡轮机,光伏模块、微型水力和化石燃料的发起者。但是这个混合动力方案范围从小型系统计划在一个或几个家庭非常大的偏远的海岛电网或大型社区混合动力系统被视为一种供电的许多远程社会新兴世界,电网的大规模支出扩大禁止和柴油的运输成本也非常高。可再生发电系统的使用减少了昂贵的燃料的使用,许可清洁一代的电力,也扩展了对许多人的生活标准在偏远地区。

混合能源系统结合多种能源发电或存储技术来构建一个发电系统,优化个人代源的特点。例如,太阳能混合动力系统通常把光伏(PV)发电与储能(经典可充电电池)和化石燃料发电机。光伏发电没有燃料成本,产生任何温室气体和其他空气污染物,是安静的,需要最少的维护,但他们有相对较高的资本成本和间歇地产生电能,这取决于可用的太阳光量(它们non-dispatch能力)。通过优化光伏阵列的大小,电池,和创集,通过适当的控制策略,经济资本成本之间的妥协光伏阵列和电池和操作成本和排放的发电机组可以实现。

风混合动力系统结合了风力涡轮机和其他存储和/或代来源。风本身及其生成潜在变量。结合被认为是特别适合岛屿不连接到较大的网格。风力发电是一种非常有效的能源总是多风的地区。典型的高风政权发生在低优先级土地利用领域,收集区域垂直于地面和只占一小部分的区域能量捕获。风力发电有很多好处,包括事实它产生几乎没有污染的空气、水或土壤;它是可再生(non-delectable)。

提出了混合动力系统模型

混合动力系统包含多个发电组件通常是一个主要的控制系统使系统供应电力所需的质量.Components发电可以利用可再生能源如风能涡轮机,光伏电池。在我们的项目三个输入源组合与直流-直流转换器。作为一个有趣的应用程序提出的变换器输入端口接口主要是承认一个光伏和风力能源电池存储元素。系统实现最大功率的光伏来源和调节输出电压。然而这个调节输出电压使用,确保可靠供电直流负载。转换器也能够实现最大限度的提高效率。PV -混合动力系统,这是一个光伏阵列的组合,风能,电池,提供了可靠的电力生产系统。新三个输入电源提高变换器提出了混合动力系统的应用程序。

答:提出模型的框图

图1。说明了混合动力系统的框图和多输入转换器和各种输入源。修改提高转换器接口两个单向端口为输入源,和双向端口存储组件和一个端口输出负载在一个集成组装。然而这个转换器是电流源类型的电力输入端口,也能够加强输入电压。这种安排消耗只有四个功率开关与四个不同的独立控制的责任比例。

传统的交流耦合的系统

SMA太阳能专业开始新兴交流耦合系统平台在1990年代使用逆变器产品。在随后的几年中,SMA继续发展和完善其产品和集成方法交流耦合。AC -耦合系统在复杂的系统拓扑结构,设备数量的扩大以及输入源的增加,控制技术用于AC -耦合更昂贵的比较其他系统规模很大所以不适合智能混合动力系统这ac-coupled多端输入转换器所取代。

c多输入转换器

一个创新的拓扑提供多个能源转换。拓扑能够连接不同来源的伏安特性共同负载,同时完成数较低的部分。固定频率切换的方法是调查和由此产生的运作模式进行了分析。多固化转换器提供简单的电路拓扑,统一管理权力的双向流动,高可靠性和低成本的比较交流耦合结构。多两个转换器基于通量分析报告多绕组变压器。因为没有转换器的双向操作的可能性,和复杂性的驱动电路和输出功率的限制,他们不适合混合动力系统,一个三端口双向变换器和三个精力充沛的全桥电路,另外两个series-resonant振荡回路,预计三绕组高频变压器。与另外三端口电路和电感二极管桥电路在负载端,它延伸更高的提高增益和紧凑的切换损失,因为软开关操作。

图2。显示了图的多输入提高转换器转换负载。它使用输入源作为光伏、风力能源和电池作为输入。

太阳能和风能

答:光伏模块

全球变暖的日益关注和化石燃料储备的耗竭,几个正在研究可持续能源解决方案来保护地球未来的一代。现在将产生的电能通过使用可再生能源如太阳能,电池和风力,只为我的工作我用翻译提高转换器的MPPT控制实现的最大力量。光伏发电领域的技术和研究相关的实用的光伏电池发电的光,通过它常被用来指从阳光发电。

b .太阳能vi特点

太阳能电池的伏安特性。图显示了一个典型的光伏电池的vi的特点。提取的困难最可能的权力从太阳能电池板是由于非线性曲线的特征。特征显示了两条曲线,显示了当前的行为对提高电压。另一个曲线获得的功率电压曲线和方程(P = VI)。

图3。说明了最大功率点曲线在轴和电压的轴。同样另一个图与当前在轴的轴和电压。这就是所谓的vi太阳能电池的特点。

c .风能系统

风能是太阳能的一种形式。风是由太阳大气的加热不均匀的光线,异常的地球表面,地球的自转。风流动的形状是由地球的景观,改善形式的水,和植被。这风的流动,或者运动能量,当“收获”现代风力涡轮机,可以用来发电。风力涡轮机,像飞机螺旋桨叶片,在气流和电力供应电力的发电机。简单的确定,风扇的风力涡轮机是不同的。

d .电池

电池是一个设备组成的一个或多个电化学细胞储存的化学能转化为电能输出。它由一系列的伏打电池;每伏打电池包括依次连接的两个汹涌的导电电解液封闭阴离子和标题。一个半电池包括电解质和电极离子(带负电荷的离子)漂移,正极或负极;另半电池拥抱电解质和电极字幕(带正电荷的离子)漂移,阴极或阳极。

直流-直流提升转换器

按介绍,最大功率点跟踪本质上是一个负载匹配是很困难的。然而调整面板的输入电阻的负载电阻(通过改变工作周期比率),直流对直流转换器是必要的。一直认为直流对直流转换器的效率是极端的巴克转换器,然后buck-boost转换器和至少一个提高转换器但我们建议使用我们的系统哪个键控网格或浪费泵结构,需要230 V在输出端,所以我们提出了一种提高转换器。

视图。说明了提高转换器的原理框图。加强电源转换器。电感器的输入端作为提高电感。

结果和讨论

在这个提议系统PV模块,风能和电池都是同步的,提出混合动力系统。三输入直流-直流提升转换器供应负载的混合动力系统。垫实验室用于分析提出了混合动力系统模型。

Fig.5.describe光伏太阳能电池的电路仿真软件。当前值和温度的值在光伏模型中提到的电路。这里使用的MATLAB仿真工具。

光伏系统的Fig.6.establishes模拟图。这是多输入提高转换器的来源之一。

图。7解释了光伏系统的输出刺激图。这从光伏系统获得的电压源。

Fig.8演示了风力发电系统的仿真图。风可以在本质上也是可再生能源如太阳能系统。因此它被认为是一个来源我们的混合动力系统。

Fig.9演示了风力发电系统的仿真输出波形的输出。同样这也是一个源太阳能系统对于这个提议。

Fig.10解释了垫实验室双向多输入提高变换器系统的仿真图。这提高转换器有三个输入建议考虑的系统。

Fig.11演示了垫实验室混合电力系统的仿真图。该系统是混合动力,因为提高系统的效率和可靠性高。

Fig.12。说明了混合动力系统的仿真输出多输入提高转换器。这个输出波形解释了系统响应。

结论

拟议的小规模混合PV-wind和电池,发电系统,监督控制器,负责管理的操作模式和电力系统功率流,提出了该控制器设计与新开发的本地控制器操作。PV -混合动力系统,这是一个光伏阵列的组合,风能,电池,提供了可靠的电力生产系统。PV -混合动力系统往往是最能解决偏远地区的电气化。在系统的设计和大小,我们假设系统是一个自治。这样的约束导致无限可能的系统配置模式和状态所设计的系统提供系统平衡条件,和模式的吸引力是在特定的约束条件。因此混合系统的输出使用垫实验室仿真工具进行了测试。

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