The Improvement of Energy Harvesting Efficiency of Constant Current Source
Închide
Conţinutul numărului revistei
Articolul precedent
Articolul urmator
615 2
Ultima descărcare din IBN:
2023-02-24 00:08
Căutarea după subiecte
similare conform CZU
620.91+621.313.3 (1)
Economia energiei în general (546)
Electrotehnică (1146)
SM ISO690:2012
MARTYNYUK, V., KOSENKOV, V., FEDULA, M.. The Improvement of Energy Harvesting Efficiency of Constant Current Source. In: Problemele Energeticii Regionale, 2019, nr. 1-2(41 S), pp. 74-83. ISSN 1857-0070. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.3239160
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Problemele Energeticii Regionale
Numărul 1-2(41 S) / 2019 / ISSN 1857-0070

The Improvement of Energy Harvesting Efficiency of Constant Current Source

Îmbunătățirea eficienței energetice a sursei DC

Повышение эффективности отбора энергии источника постоянного тока

DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.3239160
CZU: 620.91+621.313.3

Pag. 74-83

Martynyuk V., Kosenkov V., Fedula M.
 
Khmelnytskyi National University
 
Disponibil în IBN: 25 noiembrie 2019


Rezumat

This study aims at determination the maximum power point parameters for the constant current source with nonlinear parasitic elements. The aim has been achieved by analyzing the differential resistance and equivalent parameters of a circuit with a constant current source. As a result, the buck-boost converter circuit is considered with the equivalent current source, which is formed with a photovoltaic module. The problem of the maximum photovoltaic module of energy harvesting is related to the research of its nonlinearity, which determines operating points at the current-voltage curves under different irradiances and temperatures. Thus, the differential resistance of photovoltaic module is examined to determine the parameters of the maximum power point mode. The main result of the research is the model, which differs from the known models by the description of the dependence between the buck-boost converter duty cycle and input equivalent current source parameters in the maximum power point mode. The results of modelling are supported by experimental research of the laboratory layout. The presented circuit ensures the operating point close to the maximum power point of the solar panel equivalent current source. The duty cycle of the buck-boost converter is determined directly from the equivalent current source model with the parameters estimated analytically from the irradiance and temperature of the solar cells. The presented approach allows developing the maximum power point tracking algorithms based on the estimation of the equivalent current source parameters that provide improvement of the energy harvesting efficiency.

Problema extragerii maxime a energiei este importantă în multe domenii ale ingineriei electrice moderne, cum ar fi în special energia solară și eoliană. Dezvoltarea energiei regenerabile moderne necesită dezvoltarea unor noi surse de energie, convertoare si algoritmi de control care asigură o eficiență energetică ridicată de selecție a surselor de curent continuu. Scopul principal al lucrării propuse este de a determina punctul de putere maximă a unei surse de curent continuu cu elemente parazitare neliniare. Scopul este realizat prin analiza parametrilor rezistenței diferențiale și a parametrilor echivalenți ai circuitului cu o sursă de curent constantă. Ca rezultat, pulsul este considerat circuit de convertizor cu o sursă de curent echivalent, care este constituit dintr-un modul fotoelectric. Problema de a cantităţii maxime de energie de la modulul fotovoltaic ţine de cercetarea neliniarităţii acestuia, care determină punctul de lucru pe caracteristicilor curent-tensiune pentru diferite valori de luminozitate și temperatură. Neliniaritatea sursei de energie echivalentă afectează în mod semnificativ pierderea de energie în circuitul exterior și, prin urmare, ar trebui să fie luate în considerare în dezvoltarea convertoarelor de impulsuri care controlează punctele de operare. Astfel, rezistența diferențială a modulului fotovoltaic este investigată pentru a determina parametrii modului de putere maximă. Rezultatul principal al cercetării este un model, care este diferit de cele cunoscute prin descrierea dependenţei dintre coeficientul de umplere a impulsurilor de dirijare cu cheia electronică şi parametrii echivalenţi ai sursei de curent de intrare în punctul de putere maximă. Rezultatele simulării sunt confirmate de un studiu experimental pe un stand de laborator

 Проблема максимального отбора энергии важна во многих областях современной электротехники, таких как, в частности, солнечная и ветровая энергетика. Развитие современной возобновляемой энергетики требует разработки новых источников энергии, преобразователей и алгоритмов управления, которые обеспечивают высокую эффективность отбора энергии источников постоянного тока. Главной целью предложенной работы является определение точки максимальной мощности источника постоянного тока с нелинейными паразитными элементами. Цель достигается путем анализа дифференциального сопротивления и эквивалентных параметров цепи с источником постоянного тока. Как результат, рассматривается схема импульсного преобразователя с эквивалентным источником тока, который образован фотоэлектрическим модулем. Проблема максимального отбора энергии фотоэлектрического модуля связана с исследованием его нелинейности, которая определяет рабочие точки на вольт-амперных характеристиках при различных значениях освещенности и температуры. Нелинейность эквивалентного источника тока существенно влияет на потери энергии во внешних цепях, и поэтому должна учитываться в процессе разработки импульсных преобразователей, управляющих рабочими точками. Таким образом, дифференциальное сопротивление фотоэлектрического модуля исследовано с целью определения параметров режима максимальной мощности. Главным результатом исследований является модель, которая отличается от известных описанием зависимости между коэффициентом заполнения импульсов управления ключом преобразователя и параметрами эквивалентного входного источника тока в режиме точки максимальной мощности. Результаты моделирования подтверждены экспериментальным исследованием лабораторного макета. Представленная схема обеспечивает рабочую точку, близкую к точке максимальной мощности эквивалентного источника тока солнечной панели. Коэффициент заполенния импульсного сигнала управления преобразователя определяется непосредственно из модели эквивалентного источника тока с параметрами, аналитически оцененными исходя из освещенности и температуры солнечных элементов. Предложенный подход позволяет разрабатывать алгоритмы отслеживания точек максимальной мощности, основанные на оценке параметров источника эквивалентного тока, которые обеспечивают повышение эффективности отбора энергии.

Cuvinte-cheie
current source, energy losses, nonlinearity, solar panel, DC-DC converter, differential resistance,

sursă de curent, pierdere de energie, neliniaritate, panou solar, convertor DC-DC, rezistență diferențială,

источник тока, потери энергии, нелинейность, солнечная панель, DC-DC преобразователь, дифференциальное сопротивление