EQUIVALENT CIRCUITS OF ELECTRIC POWER ACCUMULATORS CONNECTED TO SOLAR PHOTOCELLS
The goal of work is to create an equivalent electric circuit of the battery connected to the photocell and load. The work defined the necessity of creating electric models and equivalent circuits of electric energy accumulators, as well as when connected to solar photovoltaic cells. Different equiva...
Saved in:
| Date: | 2019 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2019
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/213 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Vidnovluvana energetika |
| Download file: |  |
Institution
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103270962855936 |
|---|---|
| author | Bondarenko, D |
| author_facet | Bondarenko, D |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "D Bondarenko",
"institution": "Institute of Renewable Energy, National Ukrainian Academy of Science 02094, 20A Hnata Khotkevycha Str., Kyiv, Ukraine"
}
] |
| author_sort | Bondarenko, D |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:13Z |
| description | The goal of work is to create an equivalent electric circuit of the battery connected to the photocell and load. The work defined the necessity of creating electric models and equivalent circuits of electric energy accumulators, as well as when connected to solar photovoltaic cells. Different equivalent schemes of electric energy batteries are shown for different simulations. The evolution of equivalent circuits from simplified to generalized is shown. Described their parameters and set levels of current and voltage. It is shown that the simplified equivalent circuit of the battery based on Rint-models. It is determined that the developed model is an LCD model, since there are passive parasitic elements. It is shown that the subsidiary associations of two models in one, in the Thevenin-model. It is stated that the further development of models of an electrochemical battery has the model of Randels. This equivalent circuit contains an additional Warburg impedance. It is shown that to simplify this equivalent circuit, the impedance is replaced by a set of resistor-capacitor pairs. In the following, the connection of the general equivalent scheme of replacement of the battery to the photocell and load is shown. Its parameters are painted. As the photocell's replacement schemes, for simplicity, ideal voltage sources and capacitor resistors are used. Subsequently, for the wider modeling of the photocell, as ideal circuit current and non-linear passive elements, replacement of the circuit was used. Thus a generalized equivalent electrical circuit diagram of the battery connected to the photocell and load was obtained. Made of the equations for currents and voltage of the equivalent circuit. Ref. 6, fig. 6. |
| doi_str_mv | 10.36296/1819-8058.2019.3(58).30-34 |
| first_indexed | 2025-07-17T11:37:43Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1819-8058 (Print)
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
© Д.В. Бондаренко, 2019
Відновлювана енергетика. 2019. № 3 30
УДК 621.316 DOI: https://doi.org/10.36296/1819-8058.2019.3(58).30-34
ЕКВІВАЛЕНТНІ СХЕМИ АКУМУЛЯТОРІВ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ, ЯКІ ПІДКЛЮЧЕНІ
ДО СОНЯЧНИХ ФОТОЕЛЕМЕНТІВ
Д.В. Бондаренко, канд. техн. наук
Інститут відновлюваної енергетики НАН України
вул. Гната Хоткевича 20а, м. Київ, 02094, Україна
Метою роботи є побудова еквівалентної електричної схеми акумулятора, підключеного до фотоелемента та наванта-
ження. В роботі визначено необхідність створення електричних моделей та еквівалентних схем акумуляторів електричної
енергії, а саме при підключенні до сонячних фотоелементів, в якості джерела електричної енергії. Запропоновано різні
еквівалентні схеми акумуляторів електричної енергії для різного моделювання. Показано еволюцію еквівалентних схем від
спрощеної до узагальненої. Описані їх параметри та викладені рівняння для струмів та напруг. Зокрема, показано спрощену
еквівалентну схему акумулятора на основі Rint-моделі. Зазначено, що розвитком даної моделі є RC-модель, так як існують
пасивні паразитні елементи. Показано, що є доцільним об’єднання двох моделей в одну, в Thevenin-модель. Викладено, що
подальшим розвитком моделей електрохімічного акумулятора є модел Ренделса. Ця еквівалентна схема містить додатко-
во імпеданс Варбурга. Показано, що для спрощення цієї еквівалентної схеми імпеданс замінюється набором резисторно-
конденсаторних пар. В якості схеми заміщення фотоелемента для спрощення використано ідеальне джерело напруги та
резистор з конденсатором. Для більш широкого моделювання роботи фотоелемента, в якості схеми заміщення було вико-
ристано ідеальне джерело струму та нелінійні пасивні елементи. Таким чином було отримано узагальнену еквівалентну
електричну схему акумулятора, підключеного до фотоелемента та навантаження. Побудовані рівняння для струмів та
напруг в отриманій схемі заміщення. Бібл. 6, рис. 6.
Ключові слова: еквівалентні схеми, електрична модель, акумулятор, сонячний фотоелемент, моделювання.
EQUIVALENT CIRCUITS OF ELECTRIC POWER ACCUMULATORS CONNECTED
TO SOLAR PHOTOCELLS
D. Bondarenko, candidate of technical science
Institute of Renewable Energy, National Ukrainian Academy of Science
02094, 20A Hnata Khotkevycha Str., Kyiv, Ukraine
The goal of work is to create an equivalent electric circuit of the battery connected to the photocell and load. The work defined the
necessity of creating electric models and equivalent circuits of electric energy accumulators, as well as when connected to solar
photovoltaic cells. Different equivalent schemes of electric energy batteries are shown for different simulations. The evolution of
equivalent circuits from simplified to generalized is shown. Described their parameters and set levels of current and voltage. It is
shown that the simplified equivalent circuit of the battery based on Rint-models. It is determined that the developed model is an LCD
model, since there are passive parasitic elements. It is shown that the subsidiary associations of two models in one, in the Thevenin-
model. It is stated that the further development of models of an electrochemical battery has the model of Randels. This equivalent
circuit contains an additional Warburg impedance. It is shown that to simplify this equivalent circuit, the impedance is replaced by a
set of resistor-capacitor pairs. In the following, the connection of the general equivalent scheme of replacement of the battery to the
photocell and load is shown. Its parameters are painted. As the photocell's replacement schemes, for simplicity, ideal voltage sources
and capacitor resistors are used. Subsequently, for the wider modeling of the photocell, as ideal circuit current and non-linear pas-
sive elements, replacement of the circuit was used. Thus a generalized equivalent electrical circuit diagram of the battery connected
to the photocell and load was obtained. Made of the equations for currents and voltage of the equivalent circuit. Ref. 6, fig. 6.
Keywords: equivalent circuits, electric model, accumulator, solar PV-element, simulation.
Д.В. Бондаренко
D. Bondarenko
Відомості про автора:
Старш. наук. співробітник Інституту відновлю-
ваної енергетики НАН України,
Bідділ сонячної енергетики.
Освіта: Київський національний університет
ім.Т.Шевченка (Радіофізичний факультет).
Аспірантура Інституту електродинаміки НАН
України
Наукова сфера: к.т.н. (теоретична електротех-
ніка), квантова електроніка, фото- та оптоелект-
роніка, відновлювана енергетика
Публікації: 43.
ORCID: 0000-0002-5629-930X
Контакти: тел: +380509729992
e-mail: dima7007bond@gmail.com
Author information:
Senior scientist of Institute of Renewable Energy,
National Ukrainian Academy of Science. Solar
energy department
Education: Kyiv national university T.Shevchenko
(Radiophysics department). Postgraduate school of
Institute of electrodynamics of NAS Ukraine
Reasearch area:
PhD (theoretical electrotechnic), quantum electron-
ic, photo- and optoelectronic, renewable energy
Publications: 43.
ORCID: 0000-0002-5629-930X
Contacts: tel: +380509729992
e-mail:dima7007bond@gmail.com
https://doi.org/10.36296/1819-8058.2019.3(58).30-34
ISSN 1819-8058 (Print)
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2019. № 3 31
Вступ. Стрімке поширенні сонячних фотое-
лементів, як джерел електричного живлення, по-
требує застосування акумуляторів електричної
енергії. Це необхідно, так як фотогенерація не є
постійною і передбачуваною. Тобто, застосуван-
ня електричних акумуляторів разом з генерую-
чими фотоелементами дає нам певну стабільність
електроживлення.
Дослідження та моделювання систем фотое-
лемент-акумулятор дозволить розробляти сучасні
ефективні електричні та електронні системи.
Треба відзазначити, що моделювання електрич-
них систем за допомогою електричних моделей
(еквівалентних схем) є ефективним інструментом
аналізу та проектування систем, в тому числі з
використанням відновлюваних джерел енергії,
зокрема сонячних фотоелементів, батарей та
акумуляторів.
Завзначимо, що різне застосування електро-
хімічних акумуляторів та різні режими роботи
потребують різних еквівалентних схем. В загаль-
ному випадку в еквівалентних схемах акумулято-
рів використовується кероване джерело напруги з
ємнісними та вольт-амперними характеристика-
ми, які описують режим роботи конкретних типів
акумуляторів, в тому числі і літій-іонного. Треба
зазначити, що для спрощеного представлення,
наприклад, при використанні акумулятора, в яко-
сті короткочасної підтримки джерела живлення
та згладжування пульсацій, можливо використа-
ти звичайну ємність, підключену паралельно до
джерела, в якості схеми заміщення.
Аналіз моделей еквівалентних схем. Для
розширеного моделювання використовують екві-
валентні схеми з пасивними, паразитними елеме-
нтами, які спотворюють ідеальні статичні та ди-
намічні характеристики акумулятора, як джерела
вторинного живлення. Найбільш простою є так
звана “Rint-модель” (рис.1), яка містить опір,
який послідовно підключений до ідеального дже-
рела напруги [1].
Рис. 1. Rint-модель.
Fig. 1. Rint-model.
Для якої використовується рівняння:
SAOCA RIUU . (1)
Модель “Rint”, як показано на рис.1 і в рів-
нянні (1), реалізує ідеальний джерело напруги
UOC, яке визначає напругу в розімкнутому акуму-
ляторі (напругу холостого ходу) і послідовний
опір. Обидва параметри, опір RS і напруга холос-
того ходу UOC є функціями рівня зарядженості
акумулятора(SoC), рівня зносу (SoH) і темпера-
тури. В даній схемі струм навантаження IA має
позитивне значення при розряді і від’ємне зна-
ченням при зарядці. UA є напругою на зовнішніх
клемах акумуляторної батареї і UA > UOC коли
акумулятор заряджається, UA < UOC коли акуму-
лятор розряджається. Також зазначимо, що опір
RS, на якому виділяється тепло, визначає ККД
акумулятора.
Моделі “Rint” достатньо для простих конс-
трукцій в електроніки, але недостатньо для скла-
дної побутової електроніки та електричного мо-
делювання миттєвої реакції на зміну вхідного та
вихідного струмів. На практиці в акумуляторах
спостерігається динамічне запізнення відповіді
на зміну параметрів, які наприклад, викликані
повільними процесами дифузії в елементах аку-
муляторної батареї.
Таким чином, розвитком схеми заміщення є
R-C-модель. В цій еквівалентній схемі до основ-
ної ємності, яка моделює накопичення заряду в
акумуляторі, додаються ємність та три опори, які
підключені послідовно та паралельно і моделю-
ють внутрішні процеси та конструктивні елемен-
ти акумулятора [1]. Але доцільним буде
об’єднання вищеописаних моделей в одну, в так
звану Thevenin-модель.
В цій моделі використовуються керовані
джерела (рис. 2) напруги та R-C-ланцюг для пов-
ного представлення процесів накопичення заряду
та відображення внутрішніх та зовнішніх проце-
сів в акумуляторі. Відповідні рівняння мають
вигляд:
SARCOCA RIUUU 1 , (2)
1
11
1
R
U
dt
dU
CI RCRC
A , (3)
де URC1 – напруга на паралельному R-C-
ланцюгу.
ISSN 1819-8058 (Print)
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2019. № 3 32
Рис. 2. Thevenin-модель.
Fig. 2. Thevenin-model.
Альтернативною є модель, яка має назву Ек-
вівалентна схема Рендлса (рис.3), що враховує
електрохімічні процеси в акумуляторі і моделює
електрохімічних реакцій та дифузію електроак-
тивних частинок до плоских електродів. Ця мо-
дель має такий же R-C-ланцюг, як і попередня,
але додатково містить елемент, який називається
імпеданс Варбурга [2].
Рис. 3. Еквівалентна схема Рендлса.
Fig. 3. Equivalent circuit of Randles.
В моделі Рендлса RS моделює активний опір
електроліту, R1 – активний опір, пов’язаний з пе-
реносом заряду та моделює падіння напруги на
переході електроліт-електрод; C1 є двошаровою
ємністю та моделює процес накопичення заряду
в електроліті і на поверхні електроду; ZW – імпе-
данс Варбурга, який моделює повільні процеси
дифузії.
Еквівалентна схема Рендлса є однією з най-
простіших моделей, що описують електрохімічні
процеси. В реальних електрохімічних системах
спектри імпедансу зазвичай більш складні і, та-
ким чином, схема Рендлса може не давати відпо-
відних результатів. Тому була запропонована мо-
дель, в якій цей імпеданс замінюється ланцюгом
паралельно з’єднаних опору та ємності. Для точ-
ної еквівалентності потрібно нескінченне число
таких резисторно-конденсаторних пар; але схема
часто може бути змодельована з використанням
малого числа пар R-C, навіть двома (рис.4).
Рис. 4. Еквівалентна схема з R-C-парами.
Fig. 4. Equivalent circuit with R-C-pairs.
В цій еквівалентній схемі кероване джерело
струму UОС відповідає напрузі на акумуляторі без
навантаження, тобто холостого ходу, опір RS це
внутрішній омічний опір акумулятора. Паразитні
елементи R1 та R2 моделюють електрохімічні
процеси в середині акумулятора, а ємності С1 та
С2 є ефектиними ємностями які відповідають за
перенос енергії в акумуляторі по анології з моде-
лю Рендлса. Рівняння кола для такої моделі ма-
ють наступній вигляд:
SARCRCOCA RIUUUU 21 , (4)
2
22
2
R
U
dt
dU
CI RCRC
A , (5)
2
22
2
1
11
1
R
U
dt
dU
C
R
U
dt
dU
C RCRCRCRC , (6)
де URC1 та URC2 – це напруги на R-C-ланцюгах.
Таким чином, маючи загальну еквівалентну
схему акумулятора, можно проводити моделю-
вання та оптимізацію електричних кіл з джерела-
ми живлення, акумуляторами та споживачами.
Розглянувши еквівалентну схему фотоелеме-
нта [3] можно створити модель системи фотое-
лемент-акумулятор-навантаження (рис. 5). В цій
схемі, крім вищеописаних параметрів, додаються
кероване джерело напруги UPV, яке моделює ге-
нерацію струму в фотоелементі і залежить від
рівня інсоляції, а також температури та констру-
ктивних параметрів фотоелемента. Опір RPV є
внутрішнім опором фотоелемента, а ємність CPV є
паразитною і залежить властивостей від напівп-
ровідника та конструкції фотоелементу. Опір RL є
опором навантаження, а напруга UA є напругою
на навантаженні.
ISSN 1819-8058 (Print)
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2019. № 3 33
Рис. 5. Модель системи фотоелемент-акумулятор-навантаження.
Fig. 5. Model of system PVelement-accumulator-load.
Як альтернатива, яка поглиблює аналіз про-
цесів в сонячних фотоелементах, можливо вико-
ристати трохи іншу еквівалентну схему, ніж на
рис. 5. Для цього введемо в схему заміщення фо-
тоелемента нелінійний опір та нелінійну ємність
(рис. 6). Нелінійна ємність CPV виникає завдяки
дифузійній та бар’єрній ємностям в напівпровід-
нику фотоелемента і впливає на перехідні проце-
си. А опір RPV є внутрішнім опором джерела жи-
влення і визначає його вольт-амперну характери-
стику. Опір RC і індуктивність LW є опором і ін-
дуктивністю контактних з’єднань відповідно [5].
Рис. 6. Еквівалентна схема з нелінійними елементами.
Fig. 6. Equivalent circuit with nonlinear elements.
Висновок. Розглянувши отриману схему,
можна зробити висновок про перспективність
застосування загальної еквівалентної схеми сис-
теми для моделювання пристроїв, в якій наван-
таження живиться від фотоелемента та акумуля-
тора, наприклад автономних систем моніторингу,
телеметрії або керування [5]. Така схема дозволяє
в одному обчислювальному процесі провести
моделювання і аналіз таких систем, використо-
вуючи загальновживані пакети програмного мо-
делювання, або розробляти власні програмні
продукти на сучасних мовах програмування [6].
1. Hongwen He, Rui Xiong, Jinxin Fan. Evaluation of Lith-
ium-Ion Battery Equivalent Circuit Models for State of Charge
Estimation by an Experimental Approach. Energies. 2011. № 4.
С. 582-598.
2. Randles circuit. [Electronic resource]. URL:
https://en.wikipedia.org/wiki/Randles_circuit.
3. Bondarenko D.V. Use of electrical equivalent circuits at
simulation optoelectronic systems. 5th International Workshop
on Laser and Fiber-Optical Networks Modeling. 2003.
Proceedings of LFNM 2003. Pp.72-74.
4. Бондаренко Д.В. Використання еквівалентних елект-
ричних схем для розрахунку перехідних процесів у колах з
фотобатареєю та нелінійним оптоелектронним навантажен-
ня. Праці Інституту електродинаміки НАН України. Збірник
https://en.wikipedia.org/wiki/Randles_circuit
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/1246077/
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/1246077/
ISSN 1819-8058 (Print)
СОНЯЧНА ЕНЕРГЕТИКА ISSN 2664-8172 (Online)
Відновлювана енергетика. 2019. № 3 34
наукових праць. № 2(2). К. 2002. C.13-15.
5. Бондаренко Д.В. Використання сонячних батарей для
побудови автономних систем екологічного моніторингу.
Відновлювана енергетика. № 3(42). 2015. C.18-20.
6. Бондаренко Д.В., Щокіна В.А., Пономаренко О.П.
Використання мови програмування Java для моделювання в
сонячній енергетиці. Матеріали XIX міжнародної науково-
практичної конференції "Відновлювана енергетика та енер-
гоефективності XXI століття". Київ. 2018. С. 255-259.
REFERENCES
1. Hongwen He, Rui Xiong, Jinxin Fan. Evaluation of Lith-
ium-Ion Battery Equivalent Circuit Models for State of Charge
Estimation by an Experimental Approach. Energies. 2011. № 4.
С. 582-598. [in English].
2. Randles circuit. [Electronic resource]. URL:
https://en.wikipedia.org/wiki/Randles_circuit. [in English].
3. Bondarenko D.V. Use of electrical equivalent circuits at
simulation optoelectronic systems. 5th International Workshop
on Laser and Fiber-Optical Networks Modeling. 2003.
Proceedings of LFNM 2003. Pp.72-74. [in English].
4. Bondarenko D.V. Vykorystannya ekvivalentnykh el-
ektrychnykh skhem dlya rozrakhunku perekhidnykh protsesiv u
kolakh z fotobatareyeyu ta neliniynym optoelektronnym
navantazhennya. [Useing of equivalent electrical circuits for
calculating transition processes in circles with pv-battery and
nonlinear optoelectronic load]. Proceedings of the Institute of
Electrodynamics of the National Academy of Sciences of
Ukraine. Collection of scientific works. No. 2(2). K. 2002. Pp.
13-15. [in Ukrainian].
5. Bondarenko D.V. Vykorystannya sonyachnykh batarey
dlya pobudovy avtonomnykh system ekolohichnoho monitoryn-
hu. [Useing of solar panels for the design of autonomous systems
of environmental monitoring]. Vidnovluvana energetika. №
3(42). 2015. Pp.18-20. [in Ukrainian].
6. Bondarenko D.V., Shchokina V.A., Ponomarenko O.P.
Vykorystannya movy prohramuvannya Java dlya modelyuvann-
ya v sonyachniy enerhetytsi. [Using the Java programming lan-
guage for modeling in solar power]. Materials of the 19th Inter-
national Scientific and Practical Conference "Renewable Energy
and Energy Efficiency of the 21st Century". Kyiv. 2018. Pp.
255-259. [in Ukrainian].
ЭКВИВАЛЕНТНАЯ СХЕМА
АККУМУЛЯТОРОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ,
КОТОРЫЕ ПОДКЛЮЧЕНЫ К
СОЛНЕЧНЫМ ФОТОЭЛЕМЕНТАМ
Д.В. Бондаренко, канд. техн. наук
Институт возобновляемой энергетики НАН Украины
ул. Гната Хоткевича 20а, г. Киев, 02094, Украина
Целью работы является построение эквивалентной элект-
рической схемы аккумулятора, подключенного к фотоэле-
менту и нагрузке. В работе определена необходимость со-
здания электрических моделей и эквивалентных схем акку-
муляторов электрической энергии, а именно при подключе-
нии к солнечным фотоэлементам, в качестве источника
электрической энергии. Показаны различные эквивалентные
схемы аккумуляторов электрической энергии, для разного
моделирования. Показана эволюция эквивалентных схем от
упрощенной к обобщенной. Описанные их параметры и
изложенны уравнения для токов и напряжений. В частнос-
ти, показано упрощенную эквивалентную схему аккумуля-
тора на основе Rint-модели. Отмечено, что развитием дан-
ной модели является RC-модель, так как существуют па-
ссивные паразитные элементы. Показано, что целесообра-
зно объединение двух моделей в одну, в Thevenin-модель.
Изложено, что дальнейшим развитием моделей электрохи-
мического аккумулятора является модель Ренделса. Эта
эквивалентная схема содержит дополнительно импеданс
Варбурга. Показано, что для упрощения этой эквивалент-
ной схемы, сопротивление заменяется набором резисторно-
конденсаторных пар. В дальнейшем, показано подключение
общей эквивалентной схемы замещения аккумулятора к
фотоэлементу и к нагрузке. Расписаны ее параметры. В
качестве схемы замещения фотоэлемента, для упрощения,
использован идеальный источник напряжения и резистор с
конденсатором. В дальнейшем, для более широкого модели-
рования работы фотоэлемента, в качестве схемы замеще-
ния были использованы идеальный источник тока и нели-
нейные пассивные элементы. Таким образом, было получено
обобщенную эквивалентную электрическую схему аккуму-
лятора, подключенного к фотоэлементу и нагрузке. Пост-
роены уравнения для токов и напряжений в полученной
схеме замещения. Сделаны выводы. Библ. 6, рис. 6.
Ключевые слова: эквивалентные схемы, электрическая мо-
дель, аккумулятор, солнечный фотоэлемент, моделирование.
Стаття надійшла до редакції 29.05.19
Остаточна версія 20.06.19
https://en.wikipedia.org/wiki/Randles_circuit
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/1246077/
https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/1246077/
|
| id | veorgua-article-213 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:05:32Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/cf/73516c31a753ea39e6b23d3a7250b1cf.pdf |
| spelling | veorgua-article-2132026-07-18T06:32:13Z EQUIVALENT CIRCUITS OF ELECTRIC POWER ACCUMULATORS CONNECTED TO SOLAR PHOTOCELLS ЕКВІВАЛЕНТНІ СХЕМИ АКУМУЛЯТОРІВ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ, ЯКІ ПІДКЛЮЧЕНІ ДО СОНЯЧНИХ ФОТОЕЛЕМЕНТІВ Bondarenko, D equivalent circuits, electric model, accumulator, solar PV-element, simulation. еквівалентні схеми, електрична модель, акумулятор, сонячний фотоелемент, моделювання. The goal of work is to create an equivalent electric circuit of the battery connected to the photocell and load. The work defined the necessity of creating electric models and equivalent circuits of electric energy accumulators, as well as when connected to solar photovoltaic cells. Different equivalent schemes of electric energy batteries are shown for different simulations. The evolution of equivalent circuits from simplified to generalized is shown. Described their parameters and set levels of current and voltage. It is shown that the simplified equivalent circuit of the battery based on Rint-models. It is determined that the developed model is an LCD model, since there are passive parasitic elements. It is shown that the subsidiary associations of two models in one, in the Thevenin-model. It is stated that the further development of models of an electrochemical battery has the model of Randels. This equivalent circuit contains an additional Warburg impedance. It is shown that to simplify this equivalent circuit, the impedance is replaced by a set of resistor-capacitor pairs. In the following, the connection of the general equivalent scheme of replacement of the battery to the photocell and load is shown. Its parameters are painted. As the photocell's replacement schemes, for simplicity, ideal voltage sources and capacitor resistors are used. Subsequently, for the wider modeling of the photocell, as ideal circuit current and non-linear passive elements, replacement of the circuit was used. Thus a generalized equivalent electrical circuit diagram of the battery connected to the photocell and load was obtained. Made of the equations for currents and voltage of the equivalent circuit. Ref. 6, fig. 6. Метою роботи є побудова еквівалентної електричної схеми акумулятора, підключеного до фотоелемента та навантаження. В роботі визначено необхідність створення електричних моделей та еквівалентних схем акумуляторів електричної енергії, а саме при підключенні до сонячних фотоелементів, в якості джерела електричної енергії. Запропоновано різні еквівалентні схеми акумуляторів електричної енергії для різного моделювання. Показано еволюцію еквівалентних схем від спрощеної до узагальненої. Описані їх параметри та викладені рівняння для струмів та напруг. Зокрема, показано спрощену еквівалентну схему акумулятора на основі Rint-моделі. Зазначено, що розвитком даної моделі є RC-модель, так як існують пасивні паразитні елементи. Показано, що є доцільним об’єднання двох моделей в одну, в Thevenin-модель. Викладено, що подальшим розвитком моделей електрохімічного акумулятора є модел Ренделса. Ця еквівалентна схема містить додатково імпеданс Варбурга. Показано, що для спрощення цієї еквівалентної схеми імпеданс замінюється набором резисторно-конденсаторних пар. В якості схеми заміщення фотоелемента для спрощення використано ідеальне джерело напруги та резистор з конденсатором. Для більш широкого моделювання роботи фотоелемента, в якості схеми заміщення було використано ідеальне джерело струму та нелінійні пасивні елементи. Таким чином було отримано узагальнену еквівалентну електричну схему акумулятора, підключеного до фотоелемента та навантаження. Побудовані рівняння для струмів та напруг в отриманій схемі заміщення. Бібл. 6, рис. 6. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2019-09-25 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/213 10.36296/1819-8058.2019.3(58).30-34 Vidnovluvana energetika ; No. 3(58) (2019): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 30-34 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 3(58) (2019): Научно-прикладной журнал Возобновляемая энергетика; 30-34 Відновлювана енергетика; № 3(58) (2019): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 30-34 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2019.3(58) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/213/148 Copyright (c) 2019 D Bondarenko https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | equivalent circuits electric model accumulator solar PV-element simulation. Bondarenko, D EQUIVALENT CIRCUITS OF ELECTRIC POWER ACCUMULATORS CONNECTED TO SOLAR PHOTOCELLS |
| title | EQUIVALENT CIRCUITS OF ELECTRIC POWER ACCUMULATORS CONNECTED TO SOLAR PHOTOCELLS |
| title_alt | ЕКВІВАЛЕНТНІ СХЕМИ АКУМУЛЯТОРІВ ЕЛЕКТРОЕНЕРГІЇ, ЯКІ ПІДКЛЮЧЕНІ ДО СОНЯЧНИХ ФОТОЕЛЕМЕНТІВ |
| title_full | EQUIVALENT CIRCUITS OF ELECTRIC POWER ACCUMULATORS CONNECTED TO SOLAR PHOTOCELLS |
| title_fullStr | EQUIVALENT CIRCUITS OF ELECTRIC POWER ACCUMULATORS CONNECTED TO SOLAR PHOTOCELLS |
| title_full_unstemmed | EQUIVALENT CIRCUITS OF ELECTRIC POWER ACCUMULATORS CONNECTED TO SOLAR PHOTOCELLS |
| title_short | EQUIVALENT CIRCUITS OF ELECTRIC POWER ACCUMULATORS CONNECTED TO SOLAR PHOTOCELLS |
| title_sort | equivalent circuits of electric power accumulators connected to solar photocells |
| topic | equivalent circuits electric model accumulator solar PV-element simulation. |
| topic_facet | equivalent circuits electric model accumulator solar PV-element simulation. еквівалентні схеми електрична модель акумулятор сонячний фотоелемент моделювання. |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/213 |
| work_keys_str_mv | AT bondarenkod equivalentcircuitsofelectricpoweraccumulatorsconnectedtosolarphotocells AT bondarenkod ekvívalentníshemiakumulâtorívelektroenergííâkípídklûčenídosonâčnihfotoelementív |