Cost-Effective Wind-Solar Hybrid Solution: Buck-Boost Converter & Smart Charging Reduce System Cost Is é an t-eolas seo ná: An tionscadal Wind-Solar Hybird Inmhíníoch: An Buck-Boost Converter & Íomharghiú Intileach Lúdaíonn Costas na Sísteama

Achoimre​

Molann an réiteach seo córas geineireachta feidhmeachta ardchumais a bhfuil méitheolaíocht ghrian-ánmhaighneach. Tá sé ag déileáil le príomhfhadhbanna sa teicneolaíocht reatha—mar shampla, úsáid íseal airgid, meascáin bata scortha, agus stabacht an chórais go dona—le lucht a dhéanamh den chuid seachtrach deontúil DC/DC buck-boost, teicneolaíocht iarmheascáin, agus algoritam luchtaithe tríshocra. Seo a chur ar fáil rianú pointe cumais uasta (MPPT) tríd réimsi gaoise agus greana gréine níos leithne, ag cur go mór ar éifeachtacht capteála airgid, agus ag éileamh ar shaol na mbata, agus ag laghdú ar chostas iomlán an chórais.

​1. Íntrodú: Fadhbanna Tionsclaíocha & Dífhostaí Reatha​

Tá fadhbanna suntasacha ag córais geineireachta ghrian-ánmhaighneacha traidisiúnta a srianann a díolúcháin agus a chostas:

• ​Réimse Voltaí Isteach Gearr:​​ Úsáideann córais go minic geartaithe buck shimple, nach féidir iad a luchtú ach nuair a mheastar an voltaí a ginte ag an t-ánmhaighneach nó na páinnéil ghrian a bheith os cionn voltaí na mbata. Ag amanna ina bhfuil an gaois níos ísle nó an solas níos laige, is insfheideal an voltaí a ginte, agus tar éis sin, cailltear an t-airgead atá bunaithe ar oibritheacht athshainithe.
• ​Cailltear Airgead Mór:​​ Nuair a bhíonn neart ghrian-ánmhaighneach saor, úsáideann córais traidisiúnta go minic brúchú resisitív (load dummy) chun an t-airgead eilectrach breise a loscadh mar theas chun a chosc ar luchtú breise na mbata, agus tá an t-eolas seo a chur ar fáil ag cur go mór ar chailltear airgead.
• ​Saol Gearr na nBata:​​ Mar gheall ar an gcúrsa a ginte níos ísle agus ar chúrsaí cosanta luchtú breise nach bhfuil ar fáil, fhanann na mbata go minic i stád luchtú níos ísle nó níos airde, ag cur go mór ar a gcycle saoil agus ag éileamh ar chostas maointe.
• ​Níos Íseal Cumas Rialú & Stabacht:​​ Úsáideann formhór na córais stratéisí rialú shimplí, gan rialú cruinn ar voltaí agus corra, ag cur go mór ar cheannas an airgid. Chun a chinntiú go mbeidh an t-oifig ag obair go rialta, is minic a bhíonn an t-eolas a ginte agus an t-eolas a stóráil níos mó, ag éileamh ar chostas tosaigh.

​2. Príomhchuidiúcháin an Réiteach​

Tá an córas seo comhdhéanta as 11 príomhchuidiúchán a oibríonn le chéile chun líonra capteála, stórála, agus roinnt airgid a chruthú.

​3. Forbairtí Teicneolaíochta Crúcha​

​3.1 Geartaithe DC/DC Buck-Boost le Réimse Voltaí Isteach Leathan​

• ​Teicneolaíocht Chrúche:​​ Úsáideann geartaithe ghrian-ánmhaighneacha an topólacht DC/DC buck-boost.
• ​Fadhb Shuntasach:​​ Tugann sé faoi scáth an réimse voltaí a bhaineann le geartaithe buck traidisiúnta.
• ​Voltaí Isteach Íseal (Modh Boost):​​ Nuair a bhíonn an gaois lasmuigh de luach réamhdháile (rpm < ω₀) nó solas níos ísle, agus an voltaí a ginte lasmuigh de voltaí na mbata, oibríonn an geartaithe go huathoibríoch i modh Boost chun an voltaí a ardú chun a luchtú.
• ​Voltaí Isteach Ard (Modh Buck):​​ Nuair a bhíonn fuinnimh ghrian-ánmhaighneach saor agus an voltaí a ginte níos airde ná voltaí na mbata, athraíonn an geartaithe go huathoibríoch chuig modh Buck chun a luchtú.
• ​Dó Scéimeanna Forbraíochta:​​
• ​Geartaithe DC/DC Buck-Boost Cascaded:​​ Úsáideann 2 geartaithe cumais chun rialú boost/buck a dhéanamh go hionadaí; is éard atá ann ná cumas ard, oiriúnach do scéimeanna forbraíochta.
• ​Geartaithe DC/DC Buck-Boost Bunúsach:​​ Úsáideann 1 geartaithe cumais a rialaítear le ciclo deontúil PWM amháin (<50% Buck, >50% Boost); struchtúr níos símplí, costas níos ísle.

​3.2 Rialú Iarmheascáin (Forbairt Gníomhach)​​

• ​Prionsabal Teicneolaíoch:​​ Tugann an riarachán digiteach síntí PWM do dhá geartaithe DC/DC iarmheascáin le athrú pheaise 180º, nach mar atá i rialú iarmheascáin cothrom traidisiúnta.
• ​Eifeachtaí Teicneolaíoch:​​
• ​Ripple Laghdaithe:​​ Cailltear ripple corra isteach, ag laghdú go mór ar luach peak-to-peak ripple corra iomlán, ag tabhairt airgead DC níos glan agus níos stábail don load.
• ​Dubaithe an Fhréime, Laghdaithe Cáine:​​ Dubaítear an fréime ripple corra iomlán go dóna fréime athraithe aon geartaithe, agus is féidir an fréime athraithe níos ísle a úsáid chun riailteoireacht ripple a chur i bhfeidhm, ag laghdú ar cháine athraithe agus ag feabhsú ar éifeachtacht iomlán an chórais.

​3.3 Modh Luchtaithe Tríshocra Intleachtach​

Déanann an riarachán digiteach adroicint ar an scéim luchtaithe bunaithe ar stádas luchtaithe na mbata (SOC), ag cur go mór ar an éifeachtacht agus cosaint:

​3.4 Rialú Intleachtach Digiteach Iomlán​

Le lucht a dhéanamh de MCU nó DSP ardchumas, bailíonn an córas sonraí voltaí agus corra i láthair an ama ón t-ánmhaighneach, na páinnéil ghrian, agus na mbata. Le algoritaim ingeartha, déanann sé:

• Ríomh MPPT i láthair an ama chun a chinntiú go mbeidh an t-eolas a ginte ar an rian uasta.
• Déanann sé cinneadh agus aistriú intleachtach ar mhodhanna luchtaithe.
• Ginearálann sé síntí PWM cruinn chun an geartaithe a druid agus rialú iarmheascáin a chur i bhfeidhm.

​4. Beannaíochtaí agus Scaileábhacht​

​4.1 Beannaíochtaí Teicneolaíochta Crúcha​

1. ​Úsáid Airgid Measctha Go Mór:​​ Cuirtear an réimse voltaí isteach leathan ar fáil chun an córas a chur ar fáil airgead íseal-grád (mar shampla, gaois íseal, solas íseal ag am lár an lae), nach féidir le córais traidisiúnta a chur ar fáil, ag leathnú go mór ar an réimse úsáideach fuinnimh ghrian-ánmhaighneach.
2. ​Éifeachtacht Córais Go Mór Feabhsaithe:​​ Seo a chur ar fáil go mbeidh an t-eolas a ginte ag obair ar a rian uasta. Le chuid cáine laghdaithe ó theicneolaíocht iarmheascáin, is éard atá ann ná éifeachtacht airgid iomlán a bheith níos airde ná réiteach traidisiúnta.
3. ​Saol na nBata Go Mór Meastaithe:​​ Seo a chur ar fáil go mbeidh an modh luchtaithe tríshocra intleachtach ag cosaint ar luchtú breise agus dochar dubh, ag meastú saol cycle na mbata go mór agus ag laghdú ar chostas maointe agus athsholáthar.
4. ​Costas Córais Iomlán Laghdaithe:​​ Seo a chur ar fáil go mbeidh an stádas airgid níos cruinne ag éileamh ar chur ar fáil a chur ar fáil níos mó, ag laghdú ar chostas tosaigh.
5. ​Caolachas Airgid Oifigiúil:​​ Seo a chur ar fáil go mbeidh an t-airgead DC níos ísle, níos stábail, ag cosaint ar load sensitiv agus ag feabhsú ar chaoil airgid.

​4.2 Scéim Leathnú Céimíochta​

Tá an córas ag tabhairt ar fáil scaileábhacht iontaofa chun leathnú céimíochta bunaithe ar an éileamh:

• ​Leathnú Cuidiúcháin:​​ Is féidir an t-isteach do dhá geartaithe DC/DC a chur i láthair an cháil go comhtháth do pháinnéal ghrian amháin nó t-ánmhaighneach. Tugann an riarachán digiteach rialú iarmheascáin aontaithe, ag dúbailt an t-eolas buaic a ginte don foinse (grian nó gaois) sin.
• ​Leathnú Córais:​​ Tá aonad fuinnimh ghrian-ánmhaighneach leathnaithe comhtháth go comhtháth ar an bus DC chun a thabhairt ar fáil go héasca airgead breise do bhanc na mbata agus do load. Tá gach riarachán comhshraonaithe trí chomhshraonadh cainte (mar shampla, bus CAN) chun monatóireacht agus rialú aontaithe.