Автономна сонячна фотоелектрична система для помпування та нагрівання води в домогосподарстві
Автор: Пайташ Юліан Андрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Об’єкт дослідження – фотоелектрична панель та безколекторний двигун постійного струму. Предмет дослідження – дослідження енергетичних характеристик сонячної фотоелектричної системи для помпування та нагрівання води. Мета дослідження – розроблення алгоритмів енергетичного менеджменту на основі зовнішніх давачів, дослідження розроблених систем. У віддалених місцях доцільно поєднувати відкачування води на основі фотоелектричних панелей з іншими корисними процесами для домашнього застосування, до прикладу нагріванням тієї ж води [2]. Така енергосистема стає складнішою, оскільки може поєднувати роботу декілька підсистем та мати багатоцільове споживання. У таких системах окремі підсистеми мають виконувати свої завдання, а узгоджений контроль здійснюється відповідно до розробленої стратегії енергоменеджменту [1]. Система в якості джерела живелення використовує фотоелектричну панель.В якості використання системи пропонується, пристрій перетворення напруги, який відіграє важливо роль для збільшення ефективності фотоелектричної панелі, безколекторний двигун постійного струму (БДПС, англ. Brushless DC Motor - BLDC), шестипровідний інвертор для комутації фаз БДПС та нагрівальний елемент водяного бойлера [3, 4]. У першому розділі розглянуто різноманітні сонячні фотоелектричні водопомпові системи та їх типи виконавчих пристроїв. Окремо було проаналізовано та порівняно алгоритми відстеження точки максимальної потужності фотоелектричної панелі. У другому розділі наведено конфігурацію запропонованої системи, досліджено математичні моделі складових сонячної фотоелектричної системи для помпування та нагрівання води. Розраховано значення пасивних елементів для коректного функціонування системи У третьому розділі було досліджено та розроблено низку алгоритмів для підвищення ефективності системи та керування безколекторного двигуна постійного струму. У четвертому розділі було розроблено комп’ютерну модель сонячної фотоелектричної системи для помпування та нагрівання води в програмному середовищі MATLAB/Simulink та досліджено поведінку основних електричних координат та алгоритмів системи. У п’ятому розділі наведено реалізацію проекту та верифікацію отриманих в ході симуляційних досліджень результатів на імітаційному стенді дослідно-експериментальної сонячної фотоелектричної системи для помпування та нагрівання води. Ключові слова – фотоелектрична панель, відстеження точки максимальної потужності, безколекторний двигун постійного струму, нагрівальний елемент, водяний бойлер, водяні насоси. Перелік основних використаних літературних джерел 1. Ihor Shchur, Marek Lis, Yurii Biletskyi. Passivity-based control of water pumping system using BLDC motor drive fed by solar PV array with battery storage system // Energies. – 2021. – Vol. 14, iss. 23. 2. Harsh, K.; Pandey, K.; Kumar R.; Jangir, A.K. BLDC motor driven water pump fed by solar photovoltaic array using boost converter. Int. J. of Engineering Research & Technology (IJERT) 2020, 9(06), 635-639. DOI: 10.17577/IJERTV9IS060478 3. Sarada, S.; Ganesh, C.; Aparna, K. Brushless DC (BLDC) motor drive for solar photovoltaic (SPV) array fed water pumping system by using Fuzzy Logic controller. International Journal of Electrical Engineering 2017, 10(3), 289-305. 4. Gopal, C.; Mohanraj, M.; Chandramohan, P.; and Chandrasekar, P. Renewable energy source water pumping systems. A literature review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2013, 25, 351–370. doi: 10.1016/j.rser.2013.04.012