Název: Systém napájení domácnosti z obnovitelných zdrojů energie
Překlad názvu: Power Supply System for Housis Using Renewable Resources
Autoři: Gálus, Matej ; Punčochář, Josef (oponent) ; Šebesta, Jiří (vedoucí práce)
Typ dokumentu: Diplomové práce
Rok: 2011
Jazyk: cze
Nakladatel: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstrakt: [cze] [eng]
Práce se zabývá možnostmi simultánního využití fotovoltaické a větrné energie pro aplikaci v autonomním systému pro napájení domácnosti bez připojení k elektrické rozvodné síti. Jsou popsány možnosti zapojení fotovoltaických a větrných systémů a rozebrány jejich vlastnosti. Dále jsou popsány metody používané pro sledování bodu maximálního výkonu fotovoltaických modulů a větrných generátorů. Bylo navrženo blokové schéma autonomního systému s ukládáním vyrobené energie do chemických akumulátorů. Systém rovněž obsahuje měnič na střídavé napětí 230 V~ pro připojení běžných elektrospotřebičů. Jako výchozí pro všechny tři výkonové měniče systému byla zvolena topologie měničů s tzv. kvaziobdélníkovým průběhem. V této topologii byl navržen, odsimulován v Pspice, realizován a proměřen experimentální invertující měnič s výkonem 180 W s jedním řízeným spínacím prvkem. Byl zjištěn vynikající soulad předpokládané a naměřené účinnosti. Účinnost pro spolehlivý provoz při plném výkonu se pohybuje v rozmezí 89% až 92,2% v závislosti na typu použité akumulační cívky a tranzistoru MOSFET. Na základě úspěšného ověření topologie bylo přistoupeno k návrhu vlastního systému napájení domácnosti. Jeho výkonové části však byly vzhledem k velkým výkonům řešeny jako čtyřsekční (čtyřfázové) a pro zvýšení účinnosti zejména v oblasti malých výkonů byly navrženy pro práci ve zdokonaleném režimu se dvěma řízenými spínači v každé sekci. Kritickou a nejobtížnější částí návrhu byly řídící obvody pro zajištění správného spínání dvou výkonových tranzistorů MOSFET v každé sekci výkonové části. Také byla navržena a realizována hlavní ovládací část systému zabezpečující uživatelskou interaktivitu, disponující grafickým LC displejem, modulem Ethernetu a slotem pro SD paměťovou kartu. The aim of this thesis is to describe the advantages of simultaneous utilization of photovoltaic and wind electricity in an autonomous system, supplying the household with electricity without connection to the electrical grid. The most used methods of connecting photovoltaic modules and wind generators to chemical batteries are discussed. Several maximum power point tracking methods and their properties are described. A block schematic diagram of an autonomous off-grid system utilizing chemical accumulators is proposed. The system also contains an inverter producing standard mains voltage 230 VAC to supply common household appliances. A Quasi-Square Wave converter topology was chosen for all three power converters. An experimental 180 W output power QSW converter with one controllable switch was designed, simulated with Pspice, manufactured and tested to verify the efficiency of the topology. Excellent agreement was found between predicted and measured efficiency at full output power. Efficiency for reliable operation varies between 89% and 92,2% at full power and depends mainly power inductor and MOSFET used. After successful evaluation of QSW topology, the power converters for the main system were designed. Because of higher power, the converters were designed as four-phase, whereas each phase contains two controllable switches to boost efficiency mainly in low-power area. The most critical and difficult part of the project was to design the mixed-signal control sections for the converters to ensure proper switching of two controllable MOSFETs in each phase. For user interactivity, main control board with graphic LC display, Ethernet module and SD memory card slot was also manufactured.
Klíčová slova: Alternativní zdroje energie; fotovoltaická energie; měnič s kvaziobdélníkovým průběhem.; sledování bodu maximálního výkonu; větrná energie; Alternative power sources; maximum power point tracking; MPPT; photovoltaic energy; Quasi-Square Wave; wind energy; Zero Voltage Switching; ZVS QSW

Instituce: Vysoké učení technické v Brně (web)
Informace o dostupnosti dokumentu: Plný text je dostupný v Digitální knihovně VUT.
Původní záznam: http://hdl.handle.net/11012/7183

Trvalý odkaz NUŠL: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-219124


Záznam je zařazen do těchto sbírek:
Školství > Veřejné vysoké školy > Vysoké učení technické v Brně
Vysokoškolské kvalifikační práce > Diplomové práce