Моделирование фотоэлектрической панели с использованием MATLAB и Simulink и применение метода отслеживания точек максимальной мощности на основе нейронных сетей

摘要

В настоящее время возобновляемые источники энергии играют важную роль в замене традиционных источников на ископаемом топливе. Солнечная фотоэлектрическая энергия -один из самых перспективных возобновляемых энергетических ресурсов, который вызывает интерес все больше в последние несколько лет. Основная проблема фотоэлектрической солнечной энергетики заключается в том, что при изменении условий работы панели с ячейками также изменяется напряжение, при котором из неё может быть получена максимальная мощность. В данной работе впервые выполнено моделирование солнечной фотоэлектрической панели с использованием MATLAB и Simulink. После этого для управления повышающим преобразователем постоянного тока применяется метод отслеживания точки максимальной мощности (Maximum Power Point tracking, МРРТ) основанный на искусственной нейронной сети (Artificial Neural network, ANN). Этот результат отслеживания МРРТ контроллером точки максимальной мощности (ТММ) оценивается и сравнивается по алгоритму «Отклониться и наблюдать» (Perturb and Observe, Р&О). Результаты моделирования показывают, что предложенная методика МРРT, основанная на нейросети, даёт более быстрый отклик, чем обычная методика по алгоритму «Отклониться и наблюдать» при быстрых изменениях условий эксплуатации. Это сравнительное исследование проводится с точки зрения временных вариаций рабочего цикла, выходной мощности, выходного тока, КПД и значений целевого тока. Все это выходные параметры повышающего преобразователь (Boost DC-DC), кроме целевого тока, который является входным параметром. Результаты измерения по времени всех параметров (для двух случаев: T=25°C и G=1000 Вт/м~2, и когда Т и G являются переменными), показывают незначительные отклонения от значения точки максимальной мощности. Используемый МРРТ контроллер на основе искусственной нейронной сети имеет время сходимости лучше, чем обычный метод «Отклониться и наблюдать».