Реєстраційний номер
0525U000180, Докторська дисертація
На здобуття
Доктор технічних наук
Дата захисту
13-05-2025
Статус
Захищена
Назва роботи
Теоретичні засади побудови систем керування перетворювачами на базі ентропійної дивергенції
Здобувач
Клен Катерина Сергіївна, Кандидат технічних наук
Консультант Жуйков Валерій Якович
Опонент Денисов Юрій Олександрович
Опонент Алексієвський Дмитро Геннадійович
Опонент Яськів Володимир Іванович
Рецензент Будько Василь Іванович
Рецензент Терещенко Тетяна Олександрівна
Рецензент Ромашко Володимир Якович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"
Опис
У дисертаційній роботі отримала подальший розвиток теорія керування напівпровідниковими перетворювачами, які є невід’ємною частиною сучасних локальних систем електроживлення, заснована на аналогові принципу невизначеності Гейзенберга, ентропійному аналізі потоків первинної енергії та енергії споживання з врахуванням їх подвійної структури та фрактальної природи. Доведено, що врахування вказаних особливостей при побудові систем керування напівпровідниковими перетворювачами дозволяє підвищити загальну ефективність локальних систем електроживлення. Отримані результати у сукупності є теоретичним узагальненням та новим вирішенням важливої науково-прикладної проблеми підвищення ефективності використання енергії первинного потоку у локальних системах електроживлення з напівпровідниковими перетворювачами.
Показано, що на основі врахування аналогу принципу невизначеності Гейзенберга для ефективного керування локальною системою електроживлення необхідно мати два канали керування. Обґрунтовано, що при випадковому характері підключення навантаження або зміни потужності джерела енергії на інтервалі спостереження флуктуації електромагнітних процесів у локальній системі електроживлення відповідають Вінеровському процесу. Обґрунтовано застосування інтегральних оцінок зміни параметрів системи, що не потребують значної кількості обчислень для зниження розмірності простору даних зі збереженням корисної інформації про систему. Показано, що врахування фрактальної природи процесів генерації та споживання енергії дозволяє підвищити точність прогнозування потужності генерації та споживання у локальних системах електроживлення.
Показано, що реалізація прогнозного керування локальною системою електроживлення з використанням першої вибіркової ентропії дає змогу оцінювати та порівнювати випадкові процеси генерації, споживання та накопичення енергії, не знаходячи законів їх розподілу. Наведено формули теорії моментів для побудови відновлюючого та прогнозуючого поліному потужності споживання. Для прогнозування потужності на виході сонячних батарей запропоновано новий метод об’єднання найближчих сусідів та кластеризації k-середніх, який дає змогу в середньому на 25% зменшити похибку прогнозування. Запропоновано спосіб керування зарядно-розрядним пристроєм накопичувача на основі використання функції ентропійної дивергенції, який дав змогу на 3% підвищити ефективність використання накопичувача за рахунок зменшення тривалостей інтервалів часу, коли накопичувач повністю заряджений та повністю розряджений.
Проаналізовано вплив подвійної структури потоків енергії генерації та споживання на розрахунок ентропійної дивергенції. Врахування статистичної залежності функцій зміни енергії на виході відновлюваного джерела енергії та навантаження вказує на необхідність використання для розрахунку ентропійної дивергенції умовної ентропії для поточних розподілів потоків енергії генерації та споживання. Показано, що для забезпечення ефективної роботи накопичувача, в якому ширина зона керованої роботи визначається величиною похибки прогнозування швидкості вітру, необхідно отримувати дані з меншою дискретністю та обирати метод прогнозування швидкості вітру, що забезпечує мінімальну похибку прогнозування. Наведено формули для розрахунку імовірностей перезаряду та надмірного розряду накопичувача з використанням теорії мартингалів.
Описано новий спосіб керування зарядно-розрядним пристроєм накопичувача електроенергії у локальній системі електроживлення, заснований на визначенні різниці ентропійних дивергенцій зі сторони джерела та навантаження, що дозволяє зменшити тривалості інтервалів часу, коли накопичувач є повністю зарядженим або розрядженим. Для реалізації вказаних особливостей керування розроблено програмне забезпечення, що дає змогу реалізувати керування локальною системою електроживлення на основі розрахунку ентропійної дивергенції.
Визначено перспективи використання новітніх засад керування процесами генерації, накопичення та споживання енергії у локальних системах електроживлення з установками на основі відновлюваних джерел енергії, які дають змогу врахувати модернізацію інфраструктури існуючих систем, а також реалізувати протидію негативним явищам.
Результати роботи використано для вдосконалення програми прогнозування генерації електричної енергії сонячними фотоелектричними станціями ТОВ «Пролог Соларінвест» та ТОВ «Енерджилайн» та для створення методик і рекомендацій щодо підвищення ефективності використання електроенергії в системах з установками на основі відновлюваних джерел енергії громадською організацією «Асоціація науковців України». Також результати досліджень застосовано у дисциплінах «Теорія інформації», «Пристрої перетворювальної техніки», «Електронні системи керування та регулювання» при підготовці фахівців за спеціальністю 171 «Електроніка» в Національному технічному університеті України «Київський політехнічний інституті імені Ігоря Сікорського».
Дата реєстрації
2025-04-10
Додано/оновлено в НРАТ
2025-04-10 / 2026-07-01
