Лук'янов М. О. Розосереджена система живлення електротранспорту на основі сонячних панелей

Лук’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. Ключові слова: перетворювачі електроенергії, модульні ФВ перетворювачі, мережа живлення електротранспорту.