ОТСЛЕЖИВАНИЕ ТОЧКИ МАКСИМАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ ДЛЯ ГИБРИДНЫХ ВЕТРОВЫХ, СОЛНЕЧНЫХ И ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ДЛЯ АВТОНОМНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ

М.А.К. Касим; В.И. Велькин; А.Н.Т. Алван; С. Правинкумар

doi:10.14529/power220206

Авторы

М.А.К. Касим Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург
В.И. Велькин Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург
А.Н.Т. Алван Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург
С. Правинкумар Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург

DOI:

https://doi.org/10.14529/power220206

Ключевые слова:

нечеткая логика, гибридные источники энергии, MPPT, термоэлектрический генератор, возобновляемая энергия

Аннотация

Возобновляемые источники энергии для производства электроэнергии, как правило, бесплатны,
но не доступны постоянно из-за их спорадической доступности. Таким образом, для увеличения использования
возобновляемых источников энергии используются гибридные соединения различных видов энергии. В этой
статье рассматривается проектирование гибридной системы возобновляемых источников энергии, использующей методы отслеживания точки максимальной мощности (MPPT). Гибридная система состоит из солнечных фотоэлектрических панелей, небольшой ветряной турбины и модуля термоэлектрического генератора (ТЭГ).
В этом исследовании рассматриваются четыре метода MPPT. Это алгоритм инкрементной проводимости (IC),
контроллеры нечеткой логики (FLC), использующие правила 25 и 35, и контроллер нечеткой логики интервального типа 2 (IT2FLC). Каждый метод MPPT тестируется в системе, чтобы определить, какой из них обеспечивает наилучшее отслеживание максимальной мощности, стабильную работу и эффективность. Все исследуемые
энергоресурсы подключены к шине постоянного тока. Напряжение этой шины подается на трехфазный инвертор. Выходное напряжение инвертора регулируется для сбалансированных и несбалансированных нагрузок.
Генерирующая мощность спроектированной гибридной системы составляет 5 кВт, и система моделируется
с использованием MATLAB Simulink R2017a.

Скачивания

Данные скачивания пока недоступны.

Библиографические ссылки

Podder S., Khan R.S., Mohon S.M.A.A. The Technical and Economic Study of Solar-Wind Hybrid Energy

System in Coastal Area of Chittagong, Bangladesh. Journal of Renewable Energy. 2015;(15):1–10. DOI:

1155/2015/482543

Kaldellis J.K. (Ed.) Stand-Alone and Hybrid Wind Energy Systems: Technology. Energy Storage and Applications. Elsevier, formerly Woodhead Publishing, Cambridge, 1st Edition, England; 2010.

Chávez-Urbiola E.A., Vorobiev Y.N., Bulat L.P. Solar hybrid systems with thermoelectric generators.

Journal of Solar Energy. 2012;86:369–378. DOI: 10.1016/J.SOLENER.2011.10.020

Doumbia M.L., Agbossou K. Experimental investigation of a grid-connected photovoltaic/wind energy system.

In: 2009 IEEE Electrical Power & Energy Conference (EPEC); 2009. P. 356–362. DOI: 10.1109/EPEC.2009.5420810

Syahputra R., Soesanti I. Performance Improvement for Small-Scale Wind Turbine System Based on Maximum Power Point Tracking Control. Energies. 2019;12(3938):1–18. DOI: 10.3390/en12203938

Urbiola E., Vorobiev Y. Investigation of Solar Hybrid Electric/Thermal System with Radiation Concentrator and Thermoelectric Generator. International Journal of Photoenergy. 2013; Article ID 704087:1–7. DOI:

1155/2013/704087

Madaci B, Chenni R., Kurt E., Hemsas K.E. Design and control of a stand-alone hybrid power system.

International Journal of Hydrogen Energy. 2016;41(29):12485–12496. DOI: 10.1016/J.IJHYDENE.2016.01.117

Kuchroo P., Bhatia H., Sidhu E. Floating TEG Integrated Solar Panel Hybrid Energy Harvesting System,

International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). Mar 2017;4(3):1250–1254.

Malik M.S., Ali F., Hammed M., Aman H., Bin Muzaffar O. Hybrid System for Electricity Generation using Waste Heat & Wind from Exhaust Duct of Generator. International Journal of Engineering Works, Kambohwell Publisher Enterprises. 2017;4(5):101–107.

Al-Nimr M., Kiwan S., Sharadga H. A hybrid TEG/wind system using concentrated solar energy and

chimney effect. International Journal of Energy Research. 2018;42(7):2548–2563. DOI: 10.1002/er.4051

Dufo-Lopez R., Champierb D., Giboutc S., Lujano-Rojasa J.M., Dominguez-Navarroa J.A. Optimisation

of off-grid hybrid renewable systems with thermoelectric generator. Journal of Energy Conversion and Management. 2019;196:1051–1067. DOI: 10.1016/J.ENCONMAN.2019.06.057

Cormican J. Solar panels (PV) and voltages. altE store. Available at: https://www.altestore.com/

howto/solar-panels-pv-and-voltages-a98/ (accessed 23.04.2022).

Kose F., Aksoy M.H., Özgören M. Experimental investigation of solar/wind hybrid systems for irrigation

in Konya, Turkey. Thermal Science. 2019;23(6):4129–4139. DOI: 10.2298/TSCI180515293K

Kumar P.S., Chandrasena R.P.S, Ramu V., Sreenivas G.N., Babu K.V.S.M. Energy Management

System for Small Scale Hybrid Wind Solar Battery Based Microgrid. IEEE Access. 2020;8:8336–8345. DOI:

1109/ACCESS.2020.2964052

Engin M. Sizing and Simulation of PV-Wind Hybrid Power System. International Journal of

Photoenergy. 2013; 2013:1–10. DOI: 10.1155/2013/217526

Qasim M. A., Velkin V.I. Experimental investigation of power generation in a microgrid hybrid network.

First International Conference on Advances in Physical Sciences and Materials. Journal of Physics: Conference

Series. 2020;1706:1–7.

Electrical4U. Seebeck Effect: What is it? (Voltage, Coefficient & Equation). Available at:

https://www.electrical4u.com/seebeck-effect-and-seebeck-coefficient/ (accessed 23.04.2022).

Champier D. Thermoelectric generators: A review of applications. Energy Conversion and Management.

;140:167–181. DOI: 10.1016/j.enconman.2017.02.070

Mamur H., Çoban Y. Detailed modeling of a thermoelectric generator for maximum power point

tracking. Turkish Journal of Electrical Engineering & Computer Sciences. 2020;28(1)124–139. DOI:

3906/elk-1907-166

Qasim M.A., Alwan N.T., PraveenKumar S., Velkin V.I., Agyekum E.B. A New Maximum Power

Point Tracking Technique for Thermoelectric Generator Modules. Inventions. 2021; 6(88):1–11. DOI:

3390/inventions6040088

Wu B., Lang Y., Zargari N., Kouro S. Power conversion and control of wind energy systems. John Wiley

& Sons, Canada; 2011. DOI: 10.1002/9781118029008

Anaya-Lara O., Jenkins N., Ekanayake J., Cartwright P., Hughes M. Wind Energy Generation Modelling

and Control. John Wiley, 1st Edition, UK; 2009.

Hart D.W. Power Electronics. McGraw-Hill, previously published by: Pearson Education; 2011.

Syahputra R., Soesanti I. Performance Improvement for Small-Scale Wind Turbine System Based on

Maximum Power Point Tracking Control. Energies. 2019;12(3938):1–18. DOI: 10.3390/en12203938

Teodorescu R., Liserre M., Rodriguez P. Grid converters for photovoltaic and wind power systems.

John Wiley and Sons; 2011. DOI: 10.1002/9780470667057

Rashid M. Power Electronics Circuits Devices and Applications. Third Edition. Pearson Education. 2007.

Saïd-Romdhane M.B., Naouar M.W., Slama-Belkhodja I., Monmasson E. Simple and systematic LCL

filter design for three-phase grid-connected power converters. Mathematics and Computers in Simulation.

;130:181–193. DOI: 10.1016/j.matcom.2015.09.011

Ruan X., Wang X., Pan D., Yang D., Li W., Bao C. Design of LCL Filter. In: Control Techniques

for LCL-Type Grid-Connected Inverters. CPSS Power Electronics Series. Springer, Singapore; 2018. DOI:

1007/978-981-10-4277-5_2

Qasim M.A, Velkin V.I. Maximum Power Point Tracking Techniques for Micro-Grid Hybrid Wind and

Solar Energy Systems – a Review. International Journal on Energy Conversion (IRECON). 2020;8(6):223–234.

DOI: 10.15866/irecon.v8i6.19502

de Brito M.A.G., Sampaio L.P., Luigi G., e Melo G.A., Canesin C.A. Comparative Analysis of MPPT

Techniques for PV Applications. In: 2011 IEEE International Conference on Clean Electrical Power (ICCEP),

Ischia, Italy; 2011. P. 99–104. DOI: 10.1109/ICCEP.2011.6036361

El Telbany M.E., Youssef A., Zekry A.A. Intelligent Techniques for MPPT Control in Photovoltaic Systems: A Comprehensive Review. In: 2014 4

th IEEE International Conference on Artificial Intelligence with Applications in Engineering and Technology. Kota Kinabalu, Malaysia; 2014. P. 17–22. DOI: 10.1109/ICAIET.2014.13

Bansal R.K., Goel A.K., Sharma M.K. MATLAB and its applications in engineering. Pearson Education,

India; 2009.

Mendel J.M. Uncertain rule-based fuzzy logic systems: Introduction and new directions. Prentice Hall

PTR, Upper Saddle River, NJ; 2001.

Taskin A., and Kumbasar T. An Open Source Matlab/Simulink Toolbox for Interval Type-2 Fuzzy Logic

Systems. In: 2015 IEEE Symposium Series on Computational Intelligence. Cape Town; 2015. P. 1561–1568. DOI: 10.1109/SSCI.2015.220

Liu Z., Liu J., Zhao Y. A Unified Control Strategy for Three-Phase Inverter in Distributed Generation.

IEEE Transactions on Power Electronics. 2014;29(3):1176–1191. DOI: 10.1109/TPEL.2013.2262078

Zhou D., Song Y., Blaabjerg F. Modeling and Control of Three-Phase AC/DC Converter Including PhaseLocked Loops – Chapter 5. In: Frede Blaabjerg, editor. Control of Power Electronic Converters and Systems. Elsevier. 2018. P. 117–151. DOI: 10.1016/B978-0-12-805245-7.00005-6