Розосереджена система живлення електротранспорту на основі сонячних панелей

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorВербицький, Євген Володимирович
dc.contributor.authorЛук’янов, Микола Олексійович
dc.date.accessioned2024-05-28T07:25:31Z
dc.date.available2024-05-28T07:25:31Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractЛук’янов М.О. Розосереджена система живлення електротранспорту на основі сонячних панелей. – Кваліфікаційна робота на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 171 - Електроніка. - Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» МОН України, Київ, 2024. Дисертаційна робота присвячена розвитку теорії керування модульними перетворювачами сонячних панелей на основі корекції сигналів зворотного зв’язку. Отримані результати вносять значний внесок в розвиток відновлювальних дж1ерел енергії і систем живлення електротранспорту. У першому розділі проаналізовано сучасні задачі під’єднання сонячних панелей до ліній живлення електротранспорту різних рівнів змінної й постійної напруги. Показано, що підключення відновлюваних джерел енергії до тягових ліній дозволяє знизити навантаження на централізовані підстанції, а також покращити якість електроенергії. Для визначення точки під’єднання сонячних панелей порівняно різні методи підключення з використанням низькочастотних трансформаторів, інтеграції в ланки постійного струму кондиціонерів потужності, додаткового обладнання тягових ліній, систем акумулювання енергії. На основі огляду сучасних трендів в фотовольтаїчних системах і перетворювальній техніці було визначено актуальну наукову задачу розробки модульної системи перетворювачів, що включає в себе вибір топології перетворювачів, методики їх під’єднання для ефективного масштабування потужності сонячної станції й узгодження напруги масивів фотовольтаїчних панелей з тяговою мережею. У другому розділі на основі розробленої методики порівняння, що базується на відносній оцінці ціни і втрат в напівпровідникових елементах порівнюються популярні топології перетворювачів, використовуваних в фотовольтаїці. Як результат, обирається топологія комірки модульного перетворювача. Також приводиться оцінка економічної вигоди встановлення систем, що складаються з декількох послідовно з’єднаних перетворювачів, перетворювачів з гальванічною ізоляцією, а також гібридних багатопортових перетворювачів, що дозволяють інтегрувати накопичувачі енергії. Як результат, отримано відносну оцінки вартості і втрат для класичних ФВ рішень і для запропонованої модульної системи перетворювача. У третьому розділі приводиться структура запропонованого модульного перетворювача і проводиться розробка універсальної системи керування для такого перетворювача. Для цього проводиться аналіз стійкості вбудованої системи керування обраного для тестів перетворювача, а також визначається вплив розроблюваної системи керування коміркою на загальну стійкість системи. Визначаються параметри регуляторів задля забезпечення роботи перетворювача з необхідними запасами по стійкості. У четвертому розділі проводиться моделювання й експериментальна перевірка розроблюваного модульного перетворювача. Для перевірки отриманих теоретичних результатів було побудовано модель в середовищі Simulink для різних типів підключення модульних перетворювачів - паралельно/послідовно по входу/виходу й виміряно дисбаланси струмів й напруг кожного модуля. Моделювання показало коректність теоретичних розрахунків, а також здатність розробленої системи керування прибрати дисбаланс струмів/напруг як для послідовно так і для паралельно з’єднаних перетворювачів, забезпечивши дисбаланс між параметрами на рівні <5%. У роботі вирішена науково технічна задача зменшення розбалансування струмів і напруг комірок модульної системи живлення електротранспорту на основі сонячних панелей шляхом впровадження розробленої теорії керування системи, що базується на корекції сигналу зворотного зв’язку перетворювачів.
dc.description.abstractotherLukianov M.O. Distributed Power Supply System for Electric Transport Based on Solar Panels. – Qualifying scientific work, the manuscript. Thesis for the degree of Philosophy Doctor, in specialty 171 - Electronics. – National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kyiv, 2024. The dissertation focuses on advancing the control theory for modular solar panel converters through feedback signal correction. The achieved outcomes significantly contribute to the progress of renewable energy sources and power supply systems for electric transport. In the first chapter, the analysis of contemporary challenges in connecting solar panels to power lines of electric transport with various levels of AC and DC voltage is conducted. It is demonstrated that connecting renewable energy sources to traction lines allows reducing the load on centralized substations and improving the quality of electrical energy. Various methods of connecting solar panels are compared, including the use of low-frequency transformers, integration into DC power conditioner units, additional equipment for traction lines, and energy storage systems. Based on a review of current trends in photovoltaic systems and conversion technology, the relevant scientific problem of developing a modular converter system is identified. This system involves selecting converter topologies and connection methods for efficient power scaling of the solar station and aligning the voltage of photovoltaic panel arrays with the traction network. In the second chapter, a methodology for comparing popular converter topologies used in photovoltaics is developed based on relative assessment of cost and losses in semiconductor elements. The chosen topology for the modular converter cell is determined as a result. An economic analysis is provided for the installation of systems consisting of multiple connected converters, converters with galvanic isolation, and hybrid multi-port converters integrating energy storage. Relative cost and loss evaluations are obtained for classical photovoltaic solutions and the proposed modular converter system. The third chapter presents the structure of the proposed modular converter and the development of a universal control system for such a converter. Stability analysis of the embedded control system for the tested converter is conducted, along with the impact of the developed control system on the overall stability of the system. Regulator parameters are determined to ensure the converter's operation with necessary stability margins. In the fourth chapter, modeling and experimental verification of the developed modular converter are carried out. A Simulink model is constructed to test different types of connection for modular converters - parallel/series at the input/output. Imbalances in currents and voltages of each module are measured. Simulation results validate theoretical calculations and demonstrate the ability of the developed control system to eliminate imbalances in currents/voltages for both sequentially and parallelconnected converters, ensuring imbalances below 5%. The scientific and technical task of reducing imbalances in currents and voltages of cells in the modular power supply system for electric transport based on solar panels is successfully addressed in this work through the implementation of the developed control theory, relying on feedback signal correction of converters.
dc.format.extent178 с.
dc.identifier.citationЛук’янов, М. О. Розосереджена система живлення електротранспорту на основі сонячних панелей : дис. … д-ра філософії : 171 – Електроніка / Лук’янов Микола Олексійович. – Київ, 2024. – 178 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/66916
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectперетворювачі електроенергії
dc.subjectмодульні ФВ перетворювачі
dc.subjectмережа живлення електротранспорту
dc.subjectpower converters
dc.subjectmodular PV converters
dc.subjectpower supply network for electric transport
dc.subject.udc621.314.1
dc.titleРозосереджена система живлення електротранспорту на основі сонячних панелей
dc.typeThesis Doctoral

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Lukianov_dys.pdf
Розмір:
19.01 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Дисертації (ЕПС)
Дисертації (вільний доступ)