Kostnaðarlega efni Vind-sólar samskiptalausn: Buck-Boost Converter & Smart Charging læsa kerfiskostnað

Ítreki​

Þessi lausn býður upp á nýsköpunarlega háæfa vind- og sólarblandaða orkugjafa. Með því að taka við aðalvandamálum í núverandi tekníkum, eins og lága orkuþróun, stutt líftíma á battarum og slæm kerfisstöðugleika, notar kerfið fullt dregin DC/DC spannbreytara, samhliða samskeyti og heilskapað þrívíslegt áskoti. Þetta gerir mögulegt að fylgja með hámarksorku (MPPT) yfir stærri hraðahluta og sólarljóshluta, sem marktæklega bætir orkuþróunarannsögn, efstu battalífslengd og minnkar heildarkostnað kerfisins.

​1. Inngangur: Sérfræðivandamál & Núverandi Anger​

Heimildarlegar vind- og sólarblandaðar kerfisskrámskir hafa mikil ógerð sem takmarka víða upptöku og kosteind:

• ​Smátt spennusvið:​​ Kerfi nota venjulega einfaldan buck spannbreytara, sem getur aðeins áskotuð battarann þegar spenna úr vindhjóli eða sólarplötum fer yfir battaraspennu. Undir lægum vindhryggju eða veikum ljósi er framleiðsla spennu ekki nógu mikil, sem leifir til misnotkunar endurvinnanlegs orkur.
• ​Mikil orkuverspillun:​​ Þegar vind eða sól eru rík, nota heimildarleg kerfi oft spennumyndun (dummy loads) til að dreifa ofrmikla elektrísk orku sem hita til að forðast ofraskot battara, sem valdi mikilli orkuverspillingu.
• ​Stutt battarlífslengd:​​ Vegna neðanstendandi orkuþróunar og ófullkomnu skyns áskotakerfis standa battarar oft í undirskotaðu eða ofraskotaðu skyni, sem drastíkvælega minnkar líftíma og hækka viðhaldskostnað.
• ​Lága stýringarskyn og slæm stöðugleiki:​​ Flestar kerfi nota einfalda stýringarstefnu, sem vanta nákvæm stýringu yfir spenna og straum, sem valdi óstöðugri orku. Til að tryggja örugga virkni afburðar verða oft krafist stærri orkugjafa og geymslu, sem hækka upphaflega fjárfesting.

​2. Aðalkomponentar Lausnarinnar​

Þetta kerfi samanstendur af 11 aðalkomponentum sem vinna saman til að form bjargt, hágæða orkuþróun, geymslu og dreifikerfi.

​3. Aðal Teknileg Fornöfn​

​3.1 Buck-Boost DC/DC Spannbreytari með Vítt Spennusvið​

• ​Aðaltekni:​​ Bæði vind- og sólarbreytarar nota buck-boost DC/DC topologi.
• ​Vandamál Löst:​​ Yfirleitt spennu takmarkanir venjulegra buck spannbreytara.
• ​Lága inntaksspenna (Boost-hætti):​​ Þegar vindhraði er undir ráðstofn (rpm < ω₀) eða ljósið er ekki nógu sterkt, og framleiðsla spennu er undir battaraspennu, keyrir breytari sjálfkrafts í Boost-hætti til að hækka spennu fyrir áskoti.
• ​Há inntaksspenna (Buck-hætti):​​ Þegar vind/sólaraukar eru rík og framleiðsla spennu fer yfir battaraspennu, skiptir breytari sjálfkrafts yfir í Buck-hætti fyrir áskoti.
• ​Tveir Framkvæmdarhættir:​​
• ​Hornborðaður Buck-Boost DC/DC:​​ Notar 2 orkutökk fyrir sérstakt boost/buck stýring; veitir hágæða, sértæk fyrir háþróaðar aðstæður.
• ​Grundvallar Buck-Boost DC/DC:​​ Notar 1 orkutök stýrð með einum PWM skylda (<50% Buck, >50% Boost); einfaldari skipulag, lágari kostnaður.

​3.2 Samhliða Paralell Stýring (Aðal Uppfinning)​​

• ​Teknileg Grunnvöllur:​​ Dregin stýringarkerfi drífur PWM merki fyrir tvö paralella DC/DC breytara með 180-gráðu skekkju, ólíkt venjulegum sameiginlegu parallel stýringu.
• ​Teknileg Áhrif:​​
• ​Lægri Riff:​​ Úttakstraum riff jarðast, sem marktæklega minnkar topp-topp gildi heildarriffstraums, sem veitir reinkara, stöðugari DC rafmagn til afburðar.
• ​Dubbelt Tímalengd, Minnkað Verkfall:​​ Rifftími heildar úttakstraums verður tvöfalt sveiflingarfrequency en einstakra breytara, sem leyfir notkun lágra sveiflingarfrequency til að mæta riffkröfur, sem minnkar sveiflingarverkfall og bætir heildarkerfisannsögn.

​3.3 Heilskapað Þrívíslegt Áskoti​

Dregin stýringarkerfi breytir áskotastefnu sjálfkrafts eftir battara State of Charge (SOC), sem ná að besta jafnvægi milli hágæða og varnarmat:

​3.4 Fullt Dregin Heilskapað Stýring​

Með miðju á hágæða MCU eða DSP, safnar kerfi rauntíma spenna og straum gögn frá vindhjóli, sólarplötum og battara. Með innbyggðum reikniritum:

• Gerir rauntíma MPPT reikninga til að tryggja besta orkuþróun.
• Heilskapað ákvarðar og skiptir yfir áskotahætti.
• Nákvæmt myndar PWM merki til að drifa breytara og framkvæma samhliða stýring.

​4. Gagna og Mætastuðull​

​4.1 Aðal Teknileg Gagna​

1. ​Marktæklega Bætt Orkuþróun:​​ Vítt spennusvið leyfir kerfi að fanga lága orku (t.d. svæði vindar, dagsbráða/dagslokk veikt ljós) sem heimildarleg kerfi geta ekki fanga, sem marktæklega breytir notkunarsviði vindar og sólarorku.
2. ​Marktæklega Bætt Kerfisannsögn:​​ MPPT reiknirit tryggir að framleiðandi einingar vinna á besta orku punkti. Saman við minnkað verkfall af samhliða tekníku, fer heildarkerfis orkuþróun marktæklega yfir heimildarlega lausnir.
3. ​Marktæklega Eydd Battaralífslengd:​​ Heilskapað þrívíslegt áskoti efstu forðast ofraskoti og djúp skemming, eykkur battaralíftíma yfir 50% og minnkar viðhalds- og skiptingarkostnað.
4. ​Minnkað Heildarkostnað:​​ Bætt stöðugleika orkugjafa eykkur þörf fyrir ofrásized orkugjafa og geymslu til öruggleika, minnkar upphaflega fjárfesting.
5. ​Hátt Rafmagnsgæða:​​ Samhliða tekníka veitir lág rifft, stöðug DC úttak, varnar við kynnisafburð og bætir rafmagnsgæði.

​4.2 Fleksibill Mætastuðull Skema​

Kerfið býður upp á fleksibila mætastuðull fyrir fleksibila mætastuðull eftir þörf:

• ​Komponentalegur Mætastuðull:​​ Inntak tveggja DC/DC breytara geta verið tengdur parallel við sama sólarplötur eða vindhjól. Dregin stýringarkerfi veitir sameint samhliða stýring, tvöfaldar topp úttak orku fyrir sérstakt uppspretta (sólar eða vind).
• ​Kerfislegur Mætastuðull:​​ Mætastuðull sólar- og vindorku einingar eru tengdar parallel á DC bus til að auðveldlega afla stærri battarbankar og afburð. Allar stýringareiningar eru tengdar við samskiptakerfi (t.d. CAN bus) fyrir sameinta umsýn og stýring.