MODELING AND SIMULATION OF BIDIRECTIONAL DC/DC CONVERTER SYSTEMS WITH SUPERCAPACITORS AS ENERGY STORAGE ELEMENTS

Obnovljivi izvori energije pronalaze sve značajniju primjenu u današnjem elektroenergetskom sustavu. Posebice se ističu obnovljivi izvori zasnovani na energiji sunca. Za pretvorbu sunčeve energije i proizvodnju električne energije koriste se fotonaponski sustavi. Proizvodnja električne energije iz obnovljivih izvora predstavlja ekološki prihvatljivo rješenje za probleme klimatskih promjena i očuvanja okoliša. Međutim, proizvodnju električne energije iz obnovljivih izvora zasnovanih na energiji sunca karakterizira stohastička raspoloživost snage ovisno o dobu dana ili godine. Kako bi se postigla upravljivost proizvodnjom fotonaponskog sustava koriste se spremnici energije. U ovom radu analizira se fotonaponski sustav spojen na elektroenergetsku mrežu, a kao spremnik energije koristi se superkondenzator. Povezivanje i upravljanje tokovima energije između fotonaponskog sustava, mreže i superkondenzatora omogućavaju odgovarajući električni učinski pretvarači. Za povezivanje superkondenzatora i fotonaponskog sustava koriste se topologije dvosmjernih istosmjernih pretvarača. Dvosmjerni istosmjerni pretvarači omogućavaju tok energije u oba smjera, tj. pohranu energije u superkondenzator kada postoji višak proizvodnje i pražnjenje superkondenzatora kada postoji manjak proizvodnje električne energije iz fotonaponskog sustava. Najčešća podjela istosmjernih pretvarača je na pretvarače s galvanskim odvajanjem i bez galvanskog odvajanja. Fotonaponski sustav je spojen na mrežu pomoću uzlaznog istosmjernog pretvarača te jednofaznog izmjenjivača. Korištenjem programskog alata PLECS izrađen je simulacijski model fotonaponskog sustava, superkondenzatora, odgovarajućih učinskih pretvarača, te toplinski model. PLECS programski alata omogućava simulaciju složenih električnih sustava prije znatnih novčanih ulaganja i realizacije.Renewable energy sources are finding increasing application in today's power system. Renewable sources based on solar energy stand out in particular. Photovoltaic systems are used to convert solar energy and produce electricity. Production of electricity from renewable sources is an environmentally friendly solution to the problems of climate change and environmental protection. However, the production of electricity from renewable sources based on solar energy is characterized by stochastic availability of power depending on the time of day or year. Energy storage systems are used to achieve controllability in the production of the photovoltaic system. In this paper, a photovoltaic system connected to the power grid is analyzed, and a supercapacitor is used as an energy storage. The connection and control of energy flows between the photovoltaic system, the mains and the supercapacitor is made possible by appropriate electrical power converters. Topologies of bidirectional DC converters are used to connect the supercapacitor and the photovoltaic system. Bidirectional DC-DC converters allow energy to flow in both directions, ie store energy in the supercapacitor when there is excess production and discharge the supercapacitor when there is a shortage of electricity production from the photovoltaic system. The most common division of DC converters is into converters with galvanic isolation and without galvanic isolation. The photovoltaic system is connected to the grid by means of an boost DC converter and a single-phase inverter. Using the PLECS software tool, a simulation model of a photovoltaic system, supercapacitors, appropriate power converters, and a thermal model were created. PLECS software tools allow simulation of complex electrical systems before significant monetary investment and realization