• Product
  • Suppliers
  • Manufacturers
  • Solutions
  • Free tools
  • Knowledges
  • Experts
  • Communities
Search


Isang Bagong Modular na Solusyon sa Paghahamon para sa mga Sistema ng Pagbuhat ng Kapangyarihan sa Photovoltaic at Imprastraktura ng Pagsimpan ng Enerhiya

1. Pagpakilala ug Background sa Pananaliksik

1.1 Kasamtangan nga Kahimtang sa Industriya sa Solar
Isip usa ka sa labi abundant nga renewable energy, ang pagpalambo ug paggamit sa solar energy naging sentral sa global nga transition sa energy. Sa katapusan nga mga tuig, gihatagan sa mga patakaran sa tibuok kalibutan, ang photovoltaic (PV) industry namihasik nga pagkamata. Ang estadistika nagpakita nga ang PV industry sa Tsina nakakita og 168-fold nga pagtaas sa "12th Five-Year Plan" period. Hangtod sa katapusan sa 2015, ang installed PV capacity gibabaw sa 40,000 MW, naging unom sa mundo sa tulo ka sunod-sunod nga tuig, ug inaasahan ang pagpatuloy sa pagkamata sa hinayana.

1.2 Nalabay ug Teknikal nga Hamubo
Bagama may rapiadong pag-unlad, ang tradisyonal nga PV energy storage systems sulod pa gihapon sa daghang teknikal nga bottlenecks sa praktikal nga aplikasyon:

  • PV Array Issues:​ Aron mapugos ang load voltage ug power requirements, karon gi-connect sa series ug parallel ang dako nga bilang sa individual nga PV cells. Kini nga struktura masusog sa partial shading, resulta ang "mismatch" losses ug hot-spot effects, nga makapahinabang sa sistema nga mawasay ug ma-unsafe.
  • Energy Storage Battery Pack Issues:​ Ang battery packs, gamiton usab ang series-parallel configurations, adunay inherent nga balancing problems. Ang inconsistency sa battery mas magbaba kon madaghan, wala lang nagdugay sa system complexity apan nagdugay usab sa capacity degradation ug shortened lifespan, nahimong pipila sa large-scale application.
  • Insufficiencies sa Existing Technologies:​ Bagama gitumong niadtong pipila ka researchers ang passive equalization management techniques, kini nga mga paraan ra nag-shift sa balancing problem wala gyud fully consider ang impact sa multi-module series connection sa downstream circuits. Wala usab sila scientific guidance sa pagpili sa key components sama sa PV cells.

II. Overall System Solution ug Topology

Ang core niining solusyon mao ang pagconstruct og bag-ong, modular, ug scalable power system topology.

2.1 Hierarchical System Composition
Ang sistema gi-strukturado hierarchical gikan sa basic unit hangtod sa tulo ka levels:

  1. Module (Basic Unit):
    • Composition:​ Usa ka single PV cell, usa ka single storage battery (with matched voltage ug capacity), 4 power switches, ug independent controller.
    • Function:​ Isip ang pinakagamay nga autonomous unit, ang controller manages ang 4 switches aron mahimo ang independent connection/disconnection sa PV cell ug battery, allowing flexible switching sa lima ka operating modes.
  2. Series String:
    • Composition:​ Giformed pinaagi sa pagconnect sa pipila ka modules sa series.
    • Function:​ Nag-increase sa total output voltage sa string aron match sa input voltage range sa downstream DC/DC boost converter.
  3. System:
    • Composition:​ Giformed pinaagi sa pagconnect sa multiple series strings sa parallel, converging pinaagi sa DC/DC converter sa common DC bus.
    • Function:​ Ang DC bus makapagtubag direct sa DC loads o, pinaagi sa DC/AC inverter, makapagtubag sa AC loads.

2.2 Core Advantages
Kini nga topology, pinaagi sa individual cell-level independent control, fundamentally eliminates ang inherent shading effects ug battery balancing issues sa tradisyonal nga series structures sa physical level. Pinaagi sa proper component selection, ang sistema allows ang PV cells mogamit near sa ilang Maximum Power Point (MPP) consistently, thereby eliminating the need for additional MPPT circuits ug complex Battery Management Systems (BMS).

III. Hierarchical Monitoring Strategy

Gi-adopt niining solusyon ang hierarchical control strategy aron makamit ang refined monitoring gikan sa local hangtod sa global levels.

3.1 Module-Level Monitoring Strategy (Autonomous Control)
Ang bawat module autonomously switch sa sumala sa iyang kaugalingon nga status (PV output voltage, battery voltage):

Operating Mode

Switch State (S1/S2/S3/S4)

Operational Description

Typical Switching Conditions (e.g., for 3.7V Li-ion)

Mode 1: Joint Supply

ON/ON/ON/OFF

Ang PV ug battery tubagon ang load.

Normal U_BAT (3.0V~4.2V) AND sufficient light U_pv(oc) > U_BAT + 0.2V

Mode 2: PV Supply Only

OFF/ON/ON/OFF

Battery disconnected, only PV supplies power.

Normal U_BAT BUT moderate light U_pv(oc) ≤ U_BAT + 0.2V

Mode 3: Battery Supply Only

ON/OFF/ON/OFF

PV disconnected, only battery supplies power.

Normal U_BAT BUT no light/nighttime.

Mode 4: Standby/PV Not Charging

OFF/OFF/OFF/ON

Both disconnected, system bypassed, PV not charging.

Battery full (U_BAT ≥ 4.2V) AND input voltage U_in < 16V

Mode 5: PV Charging

ON/ON/OFF/ON

Both disconnected, PV charges the battery.

Battery under-voltage (U_BAT < 3.0V) AND light available U_pv(oc) > U_BAT + 0.2V

3.2 String-Level Monitoring Strategy (Voltage Coordination Control)
String-level monitoring gigamit ang DC/DC converter's input voltage (U_in) isip key parameter, stabilizing voltage pinaagi sa connecting/disconnecting modules.

  • Control Objective:​ Ensure U_in remains within the DC/DC circuit's allowable operating range (e.g., 12V ~ 22V).
  • Threshold Control Logic (e.g., for 24V system):
    • Low Voltage Threshold (16V):​ If U_in < 16V, ang monitoring system automatically searches for modules within the string that are in standby mode but have normal battery charge, commanding them to connect, preventing the DC/DC from shutting down due to low input voltage.
    • High Voltage Threshold (20V):​ If U_in > 20V, ang connection of new modules is restricted to ensure U_in does not exceed the DC/DC's maximum input voltage.
    • Protection Threshold (12V):​ If U_in < 12V, the string is deemed depleted, forcibly disconnecting it. All modules enter standby mode until a sufficient number of batteries recover charge.

3.3 System-Level Monitoring Strategy (Global Protection)
System-level monitoring focuses on ensuring power supply quality, with the DC bus voltage (U_bus) as the key monitoring point.

  • Control Logic:​ The DC bus voltage is monitored in real-time. If the voltage falls below a critical threshold (e.g., 80% of 24V system rating, i.e., 22V), it indicates insufficient total system energy. The monitoring system will execute a global shutdown command to protect the inverter and load equipment, ensuring AC-side power quality.

IV. Key Component Selection Method

To address the matching problem between PV cells and storage batteries, this solution proposes a selection method aimed at maximizing solar energy utilization efficiency.

  • Core Idea:​ In this system, the operating voltage of the PV cell is clamped by the battery voltage, making the matching of their voltage parameters critical.
  • Selection Model:​ Based on an engineering mathematical model of the PV cell (considering temperature and irradiance effects), the system efficiency η is derived as a function of the battery voltage U_BAT and the PV cell's maximum power point voltage U_mp.
  • Conclusion:​ For a 3.7V storage battery with an operating voltage around 3.9V~4.0V, simulation results indicate that the system's solar energy utilization efficiency is highest when the PV cell's U_mp is approximately 4.25V. Therefore, in practical selection, the PV cell's U_mp should be controlled within the range of 4.2V ~ 4.3V.

V. Expected Outcomes

  1. Significant Efficiency Improvement:​ Modular independent operation completely eliminates the inherent "bucket-brigade effect" and hot-spot issues of series structures, ensuring each unit operates efficiently. Simultaneously, precise voltage matching between PV and storage enables approximate Maximum Power Point Tracking (MPPT) without additional circuits, greatly enhancing power generation efficiency.
  2. Enhanced Lifespan and Reliability:​ The modular structure fundamentally resolves the balancing challenges caused by battery pack inconsistencies, avoiding overcharging and over-discharging, effectively extending the overall system lifespan. The hierarchical monitoring strategy provides multiple layers of protection from local to global levels, significantly improving system robustness.
  3. Cost Optimization and Convenient O&M:​ This design successfully eliminates the need for complex MPPT trackers and Battery Management Systems (BMS), reducing hardware costs. Its "Lego-like" architecture makes installation, maintenance, and expansion extremely convenient. Failure of a single module does not affect overall operation, reducing the total lifecycle cost.
09/28/2025
Gipareserbado
Engineering
Integradong Solusyon sa Hybrid Power ng Hangin at Araw para sa mga Malalayong Isla
AbstractKini nga propuesta nagpakita og usa ka bag-ong integradong solusyon sa enerhiya nga nahimong gipagsam niadtong wind power, photovoltaic power generation, pumped hydro storage, ug seawater desalination technologies. Ang layun mao ang sistemikong pagtubag sa core challenges nga gigrap sa mga remote islands, kasinabi na ang difficult grid coverage, high costs sa diesel power generation, limitations sa traditional battery storage, ug scarcity sa freshwater resources. Ang solusyon makakamit a
Engineering
Isa ka Intelligent Wind-Solar Hybrid System nga may Fuzzy-PID Control para sa Enhanced Battery Management ug MPPT
AbstractAng proyekto kini nagpakita og sistema sa pag-generate og kapang-osob nga gipangasiwaan pinaagi sa teknolohiya sa advanced control, ang katuyoan mao ang efektibong ug ekonomikal nga pag-ahon sa panginahanglan sa kapang-osob sa mga remote areas ug espesyal nga application scenarios. Ang core sa sistema naka-center sa usa ka intelligent control system nga gipangasiwaan pinaagi sa ATmega16 microprocessor. Ang sistema kini nagperforma og Maximum Power Point Tracking (MPPT) para sa parehas wi
Engineering
Mura nga Solusyon sa Hikabug-Init sa Hangin: Buck-Boost Converter & Smart Charging Mureduksyon sa Gastos sa Sistema
AbstractKini nga solusyon nagproporsyona og usa ka bag-ong mataas na efektibong sistema sa pag-generate sa hybrid wind-solar power. Ang sistema nagsangpot sa mga pangunahon nga kahibaw-hibaw sa kasinatngan nga teknolohiya sama sa mababa nga paggamit sa energy, maikling lifespan sa battery, ug dili matinud-anon nga estabilidad sa sistema, gamiton ang fully digitally controlled buck-boost DC/DC converters, interleaved parallel technology, ug intelligent three-stage charging algorithm. Kini nagpada
Engineering
Sistema nga Optimisado sa Hybrid Wind-Solar Power: Komprehensibong Solusyon sa Disenyo para sa mga Aplikasyon sa Off-Grid
Introduksyon ug Background​​1.1 mga Hamon sa Single-Source Power Generation Systems​Ang tradisyonal nga standalone photovoltaic (PV) o wind power generation systems adunay inherent nga drawbacks. Ang PV power generation maapektuhan sa diurnal cycles ug kondisyon sa panahon, samtang ang wind power generation gipasabot sa unstable nga wind resources, resulta sa significant nga pagkakaiba sa output sa power. Aron masiguro ang continuous nga suplay sa power, importante ang large-capacity battery ban
Inquiry
Pangutana
Pangutana sa IEE-Business Application
Pangita og mga equipment gamit ang IEE-Business app asa asa ug kailan man sugad og pagkuha og solusyon pagsulay sa mga eksperto ug pagpadayon sa industriya nga pakisayran suportahan ang imong proyekto sa kuryente ug negosyo