Система керування акумуляторами з динамічною комутацією

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorКлен, Катерина Сергіївна
dc.contributor.authorЯременко, Михайло Костянтинович
dc.date.accessioned2024-06-03T12:15:33Z
dc.date.available2024-06-03T12:15:33Z
dc.date.issued2024
dc.description.abstractЯременко М.К. Система керування акумуляторами з динамічною комутацією. – Кваліфікаційна наукова праця 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 акумуляторами в системі електроживлення з вітроустановкою на основі застосування динамічної комутації акумуляторів для подовження терміну їх роботи, що дозволяє підвищити ефективність використання енергії вітрового потоку та запропонувати прості алгоритми керування. У першому розділі розглянуто класифікацію та принципи побудови автономних систем електроживлення з вітроустановками. Досліджено вплив параметрів навколишнього середовища на вихідну потужність вітроустановки. Проаналізовано методи прогнозування параметрів вітрового потоку та критерії оцінки точності прогнозування цих параметрів. Розглянуто особливості експлуатації акумуляторів у системах електроживлення з вітроустановками. Наведено методи підвищення ефективності використання енергії вітру та акумуляторів. У другому розділі проведено оцінку та прогнозування потужності на виході вітрогенератора та потужності навантаження. Проведено попередню обробку даних швидкості вітру та потужності навантаження, а саме – визначено закони розподілу функції зміни швидкості вітру та потужності навантаження; проведено відновлення даних швидкості вітру та потужності навантаження різними методами; проведено кореляційний аналіз даних. Виконано прогнозування функції зміни швидкості вітру та потужності навантаження з різним горизонтом прогнозу з використанням моделі ARIMA, а також методом середнього та методом сталості. Третій розділ присвячений розрахунку кількості акумуляторів у системі електроживлення з вітроустановкою. Наведено формулу розрахунку кількості акумуляторів на основі формули Пейкерта. Показано, яким саме чином глибина розряду впливає на ємність акумуляторів, доступну для використання під час конкретного циклу заряду-розряду. Розглянуто вплив температури навколишнього середовища на кількість акумуляторів. Наведено методику розрахунку мінімально необхідної кількості акумуляторів для безперебійного живлення навантаження з урахуванням фактичної ємності акумулятора, яка визначається тривалістю попередньої їх роботи, та у залежності від температури, глибини розряду, струму розряду, часу розряду, похибки прогнозування швидкості вітру та характеристик акумуляторів з врахуванням стохастичного характеру вітрового потоку та потужності навантаження. Проведено розрахунок беззбитковості системи з акумуляторами. Четвертий розділ присвячений комп’ютерному моделюванню роботи системи електроживлення з вітроустановкою та акумуляторами у програмному середовищі Matlab Simulink. Розроблено та описано схемну модель вітроустановки з використанням акумулятора та наведено часові діаграми, що пояснюють принцип роботи схеми. Наведено схемну модель блоку акумуляторів з зарядно-розрядним пристроєм, побудованого з використанням підвищуючого та понижуючого перетворювачів, та системою керування. Описано роботу блоку комутації акумуляторів, що складається з шести ідентичних акумуляторів, та системи керування, що формує сигнали комутації акумуляторів. Проведено моделювання схеми вітроустановки з акумуляторами та проведено порівняльний аналіз тривалості безперебійного живлення навантаження з кількістю акумуляторів за формулою розрахунку на основі формули Пейкерта та без урахування формули Пейкерта. Побудовано графіки вхідної та вихідної напруги, а також стану акумуляторів, що підтвердило теоретичні розрахунки.
dc.description.abstractotherYaremenko M.K. Battery management system with dynamic switching. – Qualifying scientific work on manuscript rights. Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in specialty 171 Electronics – National Technical University of Ukraine "Ihor Sikorskyi Kyiv Polytechnic Institute" MES of Ukraine, Kyiv, 2024. The dissertation is devoted to the development of the theory of storage battery control in the power supply system with a wind turbine based on the use of dynamic switching of batteries to extend their life service, which allows to increase the efficiency of the use of wind energy and to propose simple control algorithms. In the first chapter, the classification and principles of construction of autonomous power supply systems with wind turbines are considered. Influence of environmental parameters on the output power of the wind turbine was studied. Methods of forecasting wind flow parameters and the criteria for assessing the accuracy of forecasting these parameters are analyzed. Battery operation features in power supply systems with wind turbines are considered. Methods of increasing the efficiency of the use of wind energy and batteries are presented. In the second chapter, the assessment and forecasting of the output power of the wind generator and the load power are carried out. Wind speed and load power data were pre-processed, namely, the probability distribution of the function of wind speed and load power were determined; filling gaps of wind speed and load power data were carried out using various methods; a correlation analysis of the data was performed. Forecasting of wind speed and load power time series with different forecast horizons was carried out using the ARIMA model, as well as the average method and the stability method. The third chapter is devoted to the calculation of number of batteries in the power supply system with a wind turbine. Formula for calculating the number of batteries based on Peukert's law is presented. It is shown how the depth of discharge affects the battery capacity available for use during a specific charge-discharge cycle. The effect of ambient temperature on the number of batteries is considered. The methodology for calculating the minimum required number of batteries for uninterrupted power supply of the load is given, taking into account the actual capacity of the battery, which is determined by the duration of its previous operation, and depending on the temperature, depth of discharge, discharge current, discharge time, wind speed forecasting error and battery characteristics, taking into account the stochastic nature wind flow and load power. The break-even calculation of the battery system was carried out. The fourth chapter is devoted to the computer simulation of the operation of the power supply system with a wind turbine and batteries in the Matlab Simulink software environment. A schematic model of a wind turbine using a battery is developed and described, and timing diagrams are given that explain the principle of operation of the circuit. A schematic model of a battery block with a charge-discharge device, built using step-up and step-down converters, and a control system is presented. Operation of the battery switching unit consisting of six identical batteries and the control system that generates the battery switching signals is presented. Simulation of the scheme of the wind turbine with batteries was carried out and a comparative analysis of the duration of uninterrupted power supply of the load with the number of batteries was carried out according to the calculation formula based on the Peukert’s law and without taking into account the Peukert’s law. Graphs of the input and output voltage, as well as the state of the batteries, were presented, which confirmed the theoretical calculations.
dc.format.extent202 с.
dc.identifier.citationЯременко, М. К. Система керування акумуляторами з динамічною комутацією : дис. … д-ра філософії : 171 – Електроніка / Яременко Михайло Костянтинович. – Київ, 2024. – 202 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/67031
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectвітроустановка
dc.subjectакумулятори
dc.subjectсистема керування
dc.subjectшвидкість вітру
dc.subjectпотужність навантаження
dc.subjectпопередня обробка даних
dc.subjectзакон розподілу
dc.subjectрегресійний аналіз
dc.subjectметоди прогнозування
dc.subjectмодель ARIMA
dc.subjectємність акумулятора
dc.subjectзакон Пейкерта
dc.subjectрозрахунок беззбитковості
dc.subjectдинамічна комутація
dc.subjectwind turbine
dc.subjectbatteries
dc.subjectcontrol system
dc.subjectwind speed
dc.subjectload power
dc.subjectdata preprocessing
dc.subjectprobability distribution
dc.subjectregression analysis
dc.subjectforecasting 8 methods
dc.subjectARIMA model
dc.subjectbattery capacity
dc.subjectPeukert's law
dc.subjectbreak-even calculation
dc.subjectdynamic switching
dc.subject.udc621.314
dc.titleСистема керування акумуляторами з динамічною комутацією
dc.typeThesis Doctoral

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Yaremenko_dys.pdf
Розмір:
3.91 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)