Розробка та дослідження в MATLAB моделі МРРТ контролера заряду акумулятора від сонячної панелі
Автор: Дудяк Владислав Андрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Сучасний розвиток енергетики характеризується швидким зростанням частки відновлюваних джерел енергії у структурі світового електроенергетичного балансу. Серед них сонячна енергетика посідає особливе місце завдяки універсальності, екологічній чистоті, модульності та можливості автономного використання. Сонячні фотоелектричні установки широко застосовуються у побутових, промислових, транспортних і мобільних системах енергозабезпечення. Проте, ефективне використання енергії сонячного випромінювання безпосередньо залежить від здатності системи керування підтримувати роботу фотоелектричних модулів у режимі максимальної потужності. Саме тому задача реалізації алгоритмів МРРТ і побудови адекватних математичних моделей таких систем набуває особливого значення. Однією з ключових проблем у фотоелектричних системах є залежність вихідних характеристик сонячних панелей від інтенсивності сонячного випромінювання, температури елементів, їх деградації та електричного навантаження. За відсутності регулювання панель не завжди працює у точці максимальної потужності, що призводить до зниження коефіцієнта корисної дії системи на 20–40 %. У той же час, сучасні мікроконтролерні системи та програмні інструменти моделювання дають можливість створювати інтелектуальні контролери, здатні автоматично адаптувати роботу фотоелектричного модуля до змін навколишніх умов. Серед таких підходів МРРТ-методи ? одні з найефективніших і у практиці сонячних систем. Проблематика розробки та дослідження МРРТ-контролерів має надзвичайну актуальність у зв’язку з постійним зростанням потреб у стабільному живленні автономних систем: станцій телекомунікацій, систем відеоспостереження, електротранспорту, безпілотних літальних апаратів, мікромереж (microgrid) та систем резервного живлення. Застосування програмного середовища MATLAB/Simulink як платформи для моделювання фотоелектричних систем є одним із найзручніших рішень для дослідників і розробників. Бібліотеки SimPowerSystems та Simscape Electrical забезпечують можливість відтворення електричних, теплових та динамічних процесів у складних нелінійних системах, що дозволяє отримати точні результати без потреби у фізичному макеті на початкових етапах проєктування. В першому розділі пояснювальної записки розглянуто загальні відомості про МРРТ-контролери, особлива увага приділена необхідності їх застосування з сонячними панелями. Об’єкт дослідження – система заряду акумулятора від сонячної панелі за використання МРРТ контролера. Предмет дослідження – перехідні процеси в системі заряду акумулятора від сонячної панелі за використання МРРТ контролера, при зміні інтенсивності сонячної радіації та накидах навантаження різної потужності. Мета дослідження: розробити ефективну модель системи заряду акумулятора від сонячної панелі за використання МРРТ контролера. В другому розділі розглянуто схеми контролерів МРРТ, їх переваги та особливості застосування. Загальні принципи побудови схем МРРТ-контролерів, їх основні типи схем, топології, алгоритмічні схеми, переваги та недоліки основних схем, вибір схеми контролера та практичні приклади вибору, тенденції розвитку схем МРРТ-контролерів. В третьому розділі розглянуто схеми dc–dc перетворювачів, їх принцип роботи та особливості застосування. В четвертому розділі розроблено і описано модель системи МРРТ контролера заряду акумулятора від сонячної панелі. В п’ятому розділі здійснено дослідження моделі системи МРРТ контролера заряду акумулятора від сонячної панелі в MATLAB в різних режимах роботи. Ключові слова: MPPT-контролер, сонячна панель, акумулятор, заряджання, навантаження. Перелік використаних літературних джерел: 1. Esram, T., Chapman, P. L. “Comparison of Photovoltaic Array Maximum Power Point Tracking Techniques.” IEEE Transactions on Energy Conversion, 2007. 2. Hohm, D. P., Ropp, M. E. “Comparative Study of Maximum Power Point Tracking Algorithms.” Progress in Photovoltaics, 2003. 3. Liu, F., Duan, S., Liu, B., Kang, Y. “A Variable Step Size INC MPPT Method for PV Systems.” IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2008. 4. Ahmed, J., Salam, Z. “A Critical Review on PV MPPT Techniques: Classical and Advanced.” Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015. 5. Villalva, M. G., Gazoli, J. R., Filho, E. R. “Comprehensive Approach to Modeling and Simulation of Photovoltaic Arrays.” IEEE Transactions on Power Electronics, 2009. 6. MATLAB & Simulink Documentation: Simscape Electrical / MPPT Examples. MathWorks, 2023.