Іванін Олександр Леонідович. Алгоритми оптимального використання електроенергії в системах з відновлюваними джерелами: дисертація канд. техн. наук: 05.09.12 / Національний технічний ун-т України "Київський політехнічний ін- т". - К., 2003.
Анотація до роботи:
Іванін О.Л. Алгоритми оптимального використання електроенергії в системах з відновлюваними джерелами. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.12 – напівпровідникові перетворювачі електроенергії. – Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2003.
Дисертація присвячена подальшому розвитку теорії керування перетворювачами електричної енергії з метою оптимізації споживання енергії електротехнічним обладнанням в локальному об’єкті на базі поєднання методів динамічного програмування і нечіткої логіки.
Проаналізовані та складені еквівалентні схеми фотоелектричної батареї, вітряного генератора, акумуляторної батареї та навантажень локального об’єкту, які є основою для створення алгоритмів оптимізації споживання електроенергії. Визначено доцільність застосування методу динамічного програмування для знаходження оптимального закону керування споживанням навантажень локального об’єкту. Запропоновано використання методу нечіткої логіки для керування перетворювачами електроенергії з метою уточнення стратегії керування, отриманої за допомогою методу динамічного програмування. Розроблено алгоритм виведення активно-індуктивного і активно-ємнісного навантажень на заданий режим на базі методу динамічного програмування. Проаналізовано та визначено доцільність застосування чисельних методів для вирішенні задачі динамічного програмування.
Розроблено алгоритм керування електроспоживанням локального об’єкту на базі методу нечіткої логіки, в якому загальна задача споживання розбивається на окремі підзадачі для кожного окремого елементу системи.
Отримано аналітичні залежності потужності на виході фотоелектричної батареї від зміни параметрів навантаження і внутрішнього опору фотоелектричної батареї. Розроблено алгоритм нечіткого керування ШІП для відбирання максимальної потужності від фотоелектричної батареї.
В роботі отримала подальший розвиток теорія керування перетворювачами електричної енергії з метою оптимізації споживання енергії електротехнічним обладнанням в локальному об’єкті на базі поєднання методів динамічного програмування і нечіткої логіки.
Вперше запропоновано сумісне використання методів динамічного програмування та нечіткої логіки для керування перетворювачами електричної енергії з метою підвищення ефективності використання електроенергії. При поєднанні цих методів задача оптимізації споживання енергії зводиться до виконання двох етапів: на першому на основі усереднених значень параметрів складових системи методом динамічного програмування розраховується функція керування, яка визначає загальну стратегію керування споживанням, на другому етапі конкретні сигнали керування виробляються на базі обробки нечітких змінних, з огляду на постійну зміну різноманітних факторів, що впливають на систему.
Розроблений новий алгоритм і програмне забезпечення оптимального керування перетворювачами для виведення на режим активно-індуктивного і активно-ємнісного навантажень за допомогою методу динамічного програмування, що дозволяє зменшити витрати енергії під час перехідного процесу на 25-30%.
На підставі аналізу застосування методів чисельного диференціювання для задачі динамічного програмування показано, що найбільш наближені до точного розв’язку значення кінцевого струму для активно-індуктивного навантаження одержуються при використанні методів Рунге-Кутта 4-го порядку при п’яти кроках дискретизації, при якому похибка складає 0,08%.
На підставі аналізу методів чисельного інтегрування для задачі динамічного програмування показано, що найточніші значення цільового функціоналу досягаються при використанні метода трапецій: при сумісному використанні з методом Рунне-Кутта 4-го порядку похибка складає 2,5%.
Показано, що для зменшення обчислювальних затрат і підвищення швидкодії системи керування доцільно використовувати чисельні методи високих порядків при кількості кроків, що не перевищує 10-15.
Запропоновано розбити загальну задачу керування споживанням локального об’єкту на окремі підзадачі для кожного окремого елементу системи. Вихідні змінні при вирішенні кожної окремої підзадачі являють собою вхідні змінні для вирішення загальної задачі керування споживанням, що дозволяє реалізувати структуру системи керування у вигляді блока комутації і перетворення параметрів електричної енергії, увімкненого між генераторами і навантаженнями локального об’єкту, що дає можливість спростити пошук ефективного керування споживанням всієї системи.
Показано, що найбільш доцільним для вирішуваної задачі нечіткого керування є використання симетричних термів трикутної та трапецеїдальної форми з методом дефазіфікації центроїд, методом імплікації min і методом агрегації max, при використанні яких похибка відтворення теоретичних залежностей не перевищує 5% залежно від кількості термів.
Розроблений новий алгоритм нечіткого керування ШІП підвищувального і знижувального типу шляхом зміни коефіцієнта заповнення імпульсів з метою відбирання максимальної потужності від фотоелектричної батареї, що базується на використанні аналітичної залежності енергії на виході фотоелектричної батареї від коефіцієнта заповнення імпульсів ШІП для широкого діапазону змін параметрів фотоелектричної і акумуляторної батареї.
Показано, що при використанні системи нечіткого керування ШІП для відбирання максимальної потужності порівняно з традиційним керуванням досягається збільшення середньої потужності, що відбирається від ФБ, до 35% залежно від режиму роботи, а також до 10-15 кГц зменшується необхідна частота мікроконтролера.
Публікації автора:
Якименко Ю.І., Сокол Є.І., Жуйков В.Я., Петергеря Ю.С., Іванін О.Л. Відновлювальні джерела енергії у локальних об’єктах. – К.: Політехніка, 2001. – 114 с.
Петергеря Ю.С., Іванін О.Л. Оптимізації режимів роботи електротехнічних пристроїв за допомогою метода динамічного програмування // Электроника и связь, №11, 2001. С.139-143.
Жуйков В.Я., Петергеря Ю.С., Іванін О.Л. Оптимізації режимів роботи електротехнічних пристроїв за допомогою метода динамічного програмування // Технічна електродинаміка, №2, 2002. – С.39-44.
Петергеря Ю.С., Іванін О.Л. Використання чисельних методів в задачі оптимізації методом динамічного програмування // Электроника и связь, 2002, №14, С.49-54.
Петергеря Ю.С., Іванін О.Л., Жуйков В.Я. Оптимізація споживання електричної енергії локального об’єкту на основі нечіткої логіки // Технічна електродинаміка. Тематичний випуск. “Силова електроніка та енергоефективність”. Ч.2. – 2002. – С.103-108.
Petergerya Y., Ivanin O., Zhuikov V. Optimization of electrical energy consumption using fuzzy logic // 3rd International Workshop Compatibility in Power Electronics – CPE 2003, Poland, pp. 41-42.
