Cистема енергоформуючого керування автономним гібридним електрогенеруючим комплексом

Анотація

Прагнення енергетичної незалежності зумовлює використання різного типу елементів генерування енергії з відновлюваних джерел, для роботи яких в автономному режимі необхідні пристрої накопичення енергії. Створений таки чином електрогенеруючий комплекс повинен виконувати низку завдань, які формуються системою енергетичного менеджменту. Виконання цих завдань та забезпечення належних статичних і динамічних характеристик роботи цього комплексу з багатьма входами і виходами здійснює система керування. Як показують результати останніх досліджень у світі, а також досвід авторів цієї роботи, для побудови подібних систем керування доцільно застосувати пасивне керування (Passivity-Based Control – PBC), представивши об’єкт керування як гамільтонову систему з керованими портами (Port-Controlled Hamiltonian System - PHS). Завдяки розробленому методу введення додаткових взаємозв’язків та демпфування (Interconnection & Damping Assignment – IDA) пасивне керування дає широкі можливості для налаштувань керуючих впливів, забезпечуючи при цьому асимптотичну стійкість системи в цілому. Це особливо корисно у складній системі, що розглядається в даній роботі і включає в себе як гібридну енергоустановку генерування електроенергії від сонця і вітру, так і гібридну установку накопичення енергії в акумуляторній батареї та суперконденсаторному модулі. У даній статті показано процедуру синтезу системи пасивного керування, за якою сформовано та досліджено три структури формувачів керуючих впливів (ФКВ) з різними комбінаціями додатково введених взаємозв’язків та демпфувань, що дає можливість сформувати бажані перетікання енергії в середині замкненої системи, а отже і забезпечити бажані результати керування. Серед них, зокрема, є завдання підтримання напруг на шині мережі постійного струму та суперконденсаторному модулі на заданих рівнях, плавність перехідних процесів струму в акумуляторній батареї. Проведено порівняльні симуляційні дослідження на створеній в середовищі Matlab/Simulink комп’ютерній моделі електрогенеруючого комплексу з використанням синтезованих систем керування, які показали ефективність їх роботи та переваги різних структур ФКВ.