Особенности режимов детерминированного хаоса преобразователей постоянного напряжения для ветро- и гелиоэлектростанций

Abstract

Актуальность проводимых исследований определяется необходимостью повышения энергоэффективности преобразовательных устройств для нужд возобновляемой энергетики. К алгоритмам управления преобразователей постоянного напряжения, применяемых в гелио- и ветроэлектростанциях, предъявляются повышенные и зачастую противоречивые требования. Одним из путей решения задачи совершенствования этих алгоритмов может служить теория детерминированного хаоса. Цель работы: исследование и создание системы управления для преобразователей постоянного напряжения, позволяющей работать как в периодическом режиме, так и в режиме детерминированного хаоса; создание физической модели преобразователя постоянного напряжения, включающего в себя систему управления, работающую в режиме детерминированного хаоса, а также разработка контура обратных связей по напряжению для стабилизации выходного напряжения на заданном уровне. Метод исследования. Проведен обзор патентных и литературных источников по данной теме. Использован математический и экспериментальный метод исследования преобразователей постоянного напряжения. Метод математического моделирования основан на составлении решении уравнений электрических систем. Метод экспериментального исследования основан на изучении выходных диаграмм, снятых с физической модели преобразователей постоянного напряжения. Результаты. Создана физическая модель преобразователя постоянного напряжения с системой управления, работающей в режиме детерминированного хаоса. Полученные в ходе исследования результаты, показывают, что способ управления преобразователем постоянного напряжения с помощью детерминированного хаоса уменьшает электромагнитные помехи, а также значительно повышает энергоэффективность. Результаты, полученные в ходе исследования, могут быть использованы как на стадии проектировки источников питания такого класса, так и для проведения дальнейших исследований и разработок новых систем управления, включающих в себя управление с помощью детерминированного хаоса.

Relevance of the researches is defined by the necessity to increase the efficiency of converters for the needs of renewable energy. The strict and conflicting requirements are often imposed to the control algorithms of DC voltage converters used in solar and wind power. The theory of deterministic chaos may be one of the ways of solving the problem of improving the algorithms. The aim of the research is to study and develop the control systems for DC-DC converters which allows working both in periodic mode and in deterministic chaos mode; to develop a physical model of DC-DC converter including the control system operating in deterministic chaos mode; make the voltage feedback circuit for stabilizing the output voltage at the given level. Research method: a review of patent and literature on the topic. The mathematical and experimental methods of investigation of the DC-DC converters were used. The method of mathematical modeling is based on preparation of electrical systems equations solution. The method of experimental research is based on the study of the output graphs, taken from the physical model of the DC-DC converters. Results. The authors have developed the physical model of the DC-DC converter with the control system operating in the deterministic chaos mode. The results show that the method of controlling the DC-DC converters with the help of deterministic chaos reduces electromagnetic interference, and improves significantly energy efficiency. The results obtained in the study can be used both at the stage of designing the power supplies in this class, and for further research and development of new control systems, including the control by deterministic chaos.