Көмекке мүмкіндік беретін Шамыр-Қуаттың Күмісшілік Солтүстік Шешімі: Бұк-Буст Конвертер және Тәуелсіз Жарықталу Системасының Өндірісін Азайту
Қысқаша
Бұл шешім жаңартылған жоғары өндірістік ауыз-күн энергиясының біріктірілген жүйесін ұсынады. Мүмкін болатын технологиялардың негізгі кемшіліктері, мисалы, төмен энергия пайдалануы, қысқа аккумулятор өмір сүру уақыты, және жүйенің төмен стабилдігін ескеріп, жүйе толығымен цифрлық басқарылатын buck-boost DC/DC конвертерлер, интерлейвлепараллельді технология және интеллектті үш этапты зарядтау алгоритмін қолданады. Бұл ең жоғары энергия нүктесінің (MPPT) трекингін артыра алады, энергия құлау үдеін өзіртеді, аккумулятор өмір сүру уақытын ұзақтатады және жүйенің жалпы құнын азайтады.
1. Еңбектің қиындықтары және мүмкін болатын жетіспеушіліктері
Традиционды ауыз-күн энергиясының біріктірілген жүйелері маңызды асқындары бар, олардың таралуы мен экономикалық ыңғайлылығына шектеу қол жеткізеді:
- Жалған напряжение енгізу аралығы: Жүйелер адатта қарапайым buck конвертерлерді қолданады, олар тек ауыз генераторы немесе күн панелдері тарабынан қалыптасқан напряжение аккумулятордың напряжениянан жоғары болғанда аккумуляторды зарядтауға болады. Төмен ауыз қырғылуы немесе жоғары ауыз қырғылуы шартында қалыптасқан напряжение жеткіліксіз болады, сонымен қоса жаңартылған энергия жоғалады.
- Көп энергия жоғалту: Ауыз немесе күн энергиясы барлық болғанда, традиционды жүйелер көбінесе резистивті басқару (бақытқыш заттар) арқылы артық электр энергиясын ыстық ретінде таратып, аккумулятордың артықшылығын басқару үшін қолданылады, бұл маңызды энергия жоғалтынына әкеледі.
- Қысқа аккумулятор өмір сүру уақыты: Мағыналы энергия құлау және толықтықты қорғау механизмдерінің жоғалуына байланысты, аккумуляторлар көбінесе төмен зарядтау немесе артық зарядтау абалында қалады, бұл айналма өмірін қысқартып, қызмет көрсету құнын арттырады.
- Төмен басқару дәлдігі және төмен стабилдік: Көп жүйелер қарапайым басқару стратегияларын қолданады, дәл напряжение және ағымды басқаруды қамтиды, бұл энергия сапасын тұрақты емес етеді. Заттық қызмет көрсету үшін зияткер өндірістік және сақтау құрылғылары қажет болады, бұл бастапқы инвестицияны арттырады.
2. Шешімнің негізгі компоненттері
Бұл жүйе 11 негізгі компонентпен қамтылған, олар бір-бірімен қолданыса отырып, интеллектуалды, өндірістік энергия құлау, сақтау және тарату желісін құрайды.
|
Компонент № |
Атауы |
Негізгі функциясы |
|
1 |
Күн панели |
Жарық энергиясын ДС электр энергиясына айналдыратын; бір қызметкер энергия булактарының бірі. |
|
2 |
Ауыз генераторы |
Ауыз энергиясын АС электр энергиясына айналдыратын; бір қызметкер энергия булактарының бірі. |
|
3 |
Ауыз энергиясының конвертері |
Негізі - buck-boost DC/DC конвертер; ауыз генераторы тарабынан қалыптасқан напряжение/ағымды басқарады. |
|
4 |
Күн энергиясының конвертері |
Негізі - buck-boost DC/DC конвертер; күн панелі тарабынан қалыптасқан напряжение/ағымды басқарады. |
|
5 |
Толығымен цифрлық контроллер |
Жүйенің миы (MCU/DSP); интеллектті басқару (MPPT, үш этапты зарядтау, интерлейвлендіру) қолданылады. |
|
6 |
Аккумулятор/зат бейнесі |
Аккумулятор мен затты байланыстырады; интеллектті энергия таратуын қамтиды. |
|
7 |
Свинец-кислотты аккумулятор |
Еңбектерге ауыз/күн жоқ кезде энергия беру үшін артық энергияларды сақтайды. |
|
8 |
Зат |
Энергия құралы, мисалы, алыстанғы база станциялары, үй жұмысы, чек аралық посттары. |
|
9 |
Хабарлау интерфейсі |
CAN/RS485/422 автобусын қолдану арқылы басқарушы ПК-пен хабарлау; алыстан басқару үшін қолданылады. |
|
10 |
Клавиатура/экран |
Параметрлерді орнату және абалды басқару үшін жергілікті HMI қамтиды. |
|
11 |
Ауыз энергиясының диодтық циклограммасы |
Ауыз генераторынан шыққан АС шығысын ДС-ке айналдыратын, содан кейін конвертер қолданылады. |
3. Негізгі техникалық артықшылықтар
3.1 Еңірік енгізу напряжение аралығы бар buck-boost DC/DC конвертер
- Негізгі технология: Ауыз және күн конвертерлері Buck-Boost DC/DC топологиясын қолданады.
- Шешілген қиындық: Традиционды buck конвертерлерінің напряжение шектеулерін жеңеді.
- Төмен енгізу напряжение (Boost режимі): Ауыз қырғылуы номиналдық мәннен төмен (об/мин < ω₀) немесе жарық жеткіліксіз болғанда, қалыптасқан напряжение аккумулятордың напряжениянан төмен болғанда, конвертер автоматты түрде Boost режиміне өтуімен напряжение зарядтау үшін жоғарылатын.
- Жоғары енгізу напряжение (Buck режимі): Ауыз/күн ресурстары барлық болғанда және қалыптасқан напряжение аккумулятордың напряжениянан жоғары болғанда, конвертер автоматты түрде Buck режиміне өтуімен зарядтау үшін өтуі керек.
- Екі қолдану схемасы:
- Каскадталған buck-boost DC/DC: Өсу/төмендету басқару үшін 2 энергетикалық коммутатор қолданылады; жоғары дәлдік, жоғары қызмет істеу сценарийлері үшін ыңғайлы.
- Негізгі buck-boost DC/DC: Бір PWM duty cycle (<50% Buck, >50% Boost) арқылы басқарылатын 1 энергетикалық коммутатор қолданылады; қарапайым структура, төмен құны.
3.2 Интерлейвлендірілген параллельді басқару (Негізгі жаңалық)
- Техникалық принцип: Цифрлық контроллер екі параллельді DC/DC конвертерлерді 180-градус фазасымен PWM сигналдарын өткізеді, традиционды өтеуаралық параллельді қызметтен айырмаланады.
- Техникалық әсері:
- Төмен рипл: Шығыс ағым риплдері бір-бірін басарады, жалпы рипл ағымының максималды-минималды мәндерінің арасын өте қысқартады, затқа таза, тұрақты ДС энергиясы береді.
- Екі есе артық частота, төмен өтініштер: Жалпы шығыс ағым риплдерінің частотасы бір конвертердің өткізілетін частотасынан екі есе артық болады, рипл талаптарын қанағаттандыру үшін төмен өткізілетін частотаны қолдану мүмкін, сонымен өтініштерді азайтады және жүйенің жалпы өндірістік үдеін жақсартады.
3.3 Интеллектті үш этапты зарядтау режимі
Цифрлық контроллер аккумулятордың зарядтау деңгейіне (SOC) қарай зарядтау стратегиясын динамикалық өзгерту арқылы, өндірістік үдеі мен қорғау арасында оптималды баланс жасайды:
