Розроблення експериментальної установки для випробувань програмно-апаратних засобів управління мікроенергетичними мережами локальних об’єктів

Abstract

Мета роботи – розробка експериментальної установки для випробувань програмно-апаратних засобів управління фотоелектричною системою підключеного до мережі локального об'єкта, що поряд з перевіркою працездатності дозволить здійснити аналіз роботи та коригування налаштування систем з різними параметрами за різних погодних умов, графіків навантаження та режимів роботи. Експериментальні дослідження з попереднім обґрунтуванням налаштувань за даними розрахунків та імітаційного моделювання в програмі Matlab. Розроблено структуру та виготовлено експериментальну установку на базі фотоелектричної системи з акумуляторним накопичувачем і використанням емулятору фотоелектричної батареї з програмним керуванням генерацією та потужністю навантаження. Розроблено програмні модулі системи. За результатами імітаційного моделювання визначені моменти часу, коли в експериментальній установці здійснюється перемикання режиму роботи. Здійснено випробування експериментальної установки в статичному та динамічному режимах. Статичні випробування спрямовані на перевірку функціонування емулятору фотоелектричної батареї згідно заданих значень потужності сонячного випромінювання і температури фотомодуля, а також на перевірку коректності використаної в програмі моделі. Випробування в статиці за фіксованих параметрів та в динаміці у добовому циклі, в цілому, підтвердили працездатність запропонованих рішень. Отримав розвиток метод експериментальних досліджень у добовому циклі засобів управління фотоелектричними системами з використанням програмно керованих емулятору фотоелектричної батареї та навантаження з масштабуванням за потужністю. Це поряд з прискоренням експерименту дозволяє оцінювати ефективність випробуваних систем за різних співвідношень параметрів систем і коригувати алгоритми функціонування. Запропоновані рішення щодо реалізації експериментальної установки дозволяють мінімізувати матеріальні витрати та витрати часу в процесі випробувань та розробки програмно-апаратних засобів управління фотоелектричною системою з акумуляторним накопичувачем.

Цель работы – разработка экспериментальной установки для испытаний программно-аппаратных средств управления фотоэлектрической системой подключенного к сети локального объекта, что наряду с проверкой работоспособности позволит осуществить анализ работы и корректировку настройки систем с различными параметрами при различных погодных условиях, графиках нагрузки и режимах работы. Экспериментальные исследования с предварительным обоснованием настроек по данным расчетов и имитационного моделирования в программе Matlab. Разработана структура и изготовлена экспериментальная установка на базе фотоэлектрической системы с аккумуляторным накопителем и использованием эмулятора фотоэлектрической батареи с программным управлением генерацией и мощностью нагрузки. Разработаны программные модули системы. По результатам имитационного моделирования определены моменты времени, когда в экспериментальной установке осуществляется переключение режима работы. Проведено испытание экспериментальной установки в статическом и динамическом режимах. Статические испытания были направлены на проверку функционирования эмулятора фотоэлектрической батареи согласно заданным мощности солнечного излучения и температуры фотомодуля, а также на проверку корректности используемой в программе модели. Испытания в статике при фиксированных параметрах и в динамике в суточном цикле, в целом, подтвердили работоспособность предложенных решений. Получил развитие метод экспериментальных исследований в суточном цикле средств управления фотоэлектрическими системами с использованием программно-управляемых эмуляторов фотоэлектрической батареи и нагрузки с масштабированием по мощности. Это наряду с ускорением эксперимента позволяет оценивать эффективность испытуемых систем при различных соотношениях параметров систем и корректировать алгоритмы функционирования. Предложенные решения по реализации экспериментальной установки позволяют минимизировать материальные затраты и затраты времени в процессе испытаний и разработки программно-аппаратных средств управления фотоэлектрической системой с аккумуляторными накопителями.

Development of the experimental installation for testing of the software and hardware tools of management of a photovoltaic system of a local facility connected to the grid, which, along with checking its operability, will allow analyzing the operation and adjusting the settings of systems with different parameters under different weather conditions, load schedules and operating modes. Experimental research with preliminary justification of settings based on calculations and simulation data obtained in the Matlab software package. The structure and experimental installation on the base of the photovoltaic system with storage battery and using a photovoltaic battery emulator with software control of generation and load power were developed. The software modules of the system have been developed. According to the results of the simulation, the moments of time are determined when the operating mode is switched in the experimental setup. The experimental setup was tested in static and dynamic modes. Static tests were aimed at checking the functioning of the photovoltaic battery emulator in accordance with the specified solar radiation power and the temperature of the photo module, as well as checking the correctness of the model used in the program. Tests in statics with fixed parameters and in dynamics in the daily cycle, in general, confirmed the efficiency of the proposed solutions. The method of experimental research in the daily cycle of photovoltaic systems control with the use of software-controlled emulators of a photovoltaic battery and load with power and time scaling was developed. This, along with the acceleration of the experiment, allows us to estimate the effectiveness of the tested systems at different ratios of system parameters and adjust the functioning algorithms. The proposed solutions for the implementation of the experimental installation allow minimizing material costs and time costs in the process of testing and development of software and hardware control tools of a photovoltaic system with storage battery.