radioelectronicsИзвестия высших учебных заведений России. РадиоэлектроникаJournal of the Russian Universities. Radioelectronics1993-89852658-4794Saint Petersburg Electrotechnical University10.32603/1993-8985-2022-25-3-73-85radioelectronics-639Research ArticleРАДИОФОТОНИКАMICROWAVE PHOTONICSИспользование фотовольтаических элементов для автономного энергообеспечения приборов радиоэлектроники на примере Wi-Fi-роутераThe Use of Photovoltaic Cells for Autonomous Power Supply of Radio Electronic Devices on the Example of a Wi-Fi RouterЛамкинИ. А.LamkinI. A.

Ламкин Иван Анатольевич - кандидат технических наук (2015), доцент кафедры фотоники.

ул. Профессора Попова, д. 5 Ф, Санкт-Петербург, 197022.

Ivan A. Lamkin - Cand. Sci. (Eng.) (2015), Associate Professor at the Department of Photonics of Saint Petersburg Electrotechnical University.

5 F, Professor Popov St., St Petersburg 197022.

ialamkin@etu.ruДегтеревА. Э.DegterevA. E.

Дегтерев Александр Эдуардович - магистр по направлению "Электроника и наноэлектроника" (2020), аспирант 2-го года обучения.

ул. Профессора Попова, д. 5 Ф, Санкт-Петербург, 197022.

Alexander E. Degterev - Master in "Electronics and Nanoelectronics" (2020), 2nd year Postgraduate Student of Saint Petersburg Electrotechnical University.

5 F, Professor Popov St., St Petersburg 197022.

aedegterev@etu.ruМихайловИ. И.MikhailovI. I.

Михайлов Иван Игоревич - магистр по направлению "Электроника и наноэлектроника" (2013), ассистент кафедры фотоники.

ул. Профессора Попова, д. 5 Ф, Санкт-Петербург, 197022.

Ivan I. Mikhailov - Master in Electronics and Nanoelectronics (2013), assistant of the Department of Photonics of Saint Petersburg Electrotechnical University.

5 F, Professor Popov St., St Petersburg 197022.

iimihalov@gmail.comРомановичМ. М.RomanovichM. M.

Романович Мария Михайловна - магистр по направлению "Электроника и наноэлектроника" (2019), аспирант 2-го года обучения.

ул. Профессора Попова, д. 5 Ф, Санкт-Петербург, 197022.

Maria M. Romanovich - Master in "Electronics and Nanoelectronics" (2020), 2nd year Postgraduate Student of Saint Petersburg Electrotechnical University.

5 F, Professor Popov St., St Petersburg 197022.

mmromanovich@etu.ruПатоковН. О.PatokovN. O.

Патоков Никита Олегович - исследователь, преподаватель-исследователь по направлению "Фотоника, приборостроение, оптические и биотехнические системы и технологии" (2021).

ул. Профессора Попова, д. 5 Ф, Санкт-Петербург, 197022.

Nikita O. Patokov - Researcher, teacher-researcher in the field of "Photonics, instrumentation, optical and bio-technical systems and technologies" (2021) Saint Petersburg Electrotechnical University.

5 F, Professor Popov St., St Petersburg 197022.

patocov@mail.ruТарасовС. А.TarasovS. A.

Тарасов Сергей Анатольевич - доктор технических наук (2016), заведующий кафедрой фотоники.

ул. Профессора Попова, д. 5 Ф, Санкт-Петербург, 197022.

Sergey A. Tarasov - Dr Sci. (Eng.) (2019), Head of the Department of Photonics of Saint Petersburg Electrotechnical University.

5 F, Professor Popov St., St Petersburg 197022.

satarasov@etu.ruСанкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)РоссияSaint Petersburg Electrotechnical UniversityRussian Federation2022280620222537385Copyright © Ламкин И.А., Дегтерев А.Э., Михайлов И.И., Романович М.М., Патоков Н.О., Тарасов С.А., 20222022Ламкин И.А., Дегтерев А.Э., Михайлов И.И., Романович М.М., Патоков Н.О., Тарасов С.А.Lamkin I.A., Degterev A.E., Mikhailov I.I., Romanovich M.M., Patokov N.O., Tarasov S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://re.eltech.ru/jour/article/view/639Введение

Введение. На сегодняшний день стремительно ухудшающееся состояние экологии требует инновационных решений для обеспечения электрической энергией различных устройств и систем. В связи с этим происходит постепенный переход на возобновляемые источники энергии, разновидностью которых является солнечная энергия. В данной статье описан Wi-Fi-роутер с питанием от современных фотоэлектрических преобразователей.

Цель работы

Цель работы. Разработка Wi-Fi-роутера с питанием от современных фотоэлектрических преобразователей. Материалы и метоДы. Система была разработана на основе Wi-Fi-роутера YF360-H и фотовольтаического элемента HVL-105/О.

Результаты

Результаты. Приведен расчет фотоэлектрической системы. Исследованы вольт-амперные и ватт-амперные характеристики солнечной панели. Разработана схема питания от солнечной панели. Эффективность преобразования на рабочем участке составила 90 %. Определена емкость внешнего аккумулятора для автономной работы системы в течение 7 дней. Моделирование в среде MatLab продемонстрировало высокую эффективность разработанной системы.

Заключение

Заключение. Расчет фактически генерируемой фотоэлектрической системой энергии показал, что фотовольтаический элемент HVL-105/О может применяться для питания Wi-Fi-роутера YF360-H при самых неблагоприятных для солнечных элементов погодных условиях.

Introduction

Introduction. In view of growing environmental concerns, innovative solutions to ensure electrical energy supply to various devices and systems are required. As a result, renewable energy sources, including those based on solar energy, are attracting much attention. In this context, the development of a Wi-Fi router powered by modern photovoltaic converters seems to be a relevant research task.

Aim

Aim. Development of a Wi-Fi router powered by modern photovoltaic converters.

Materials and methods

Materials and methods. The proposed system was developed on the basis of a Wi-Fi router YF360-H and a photovoltaic cell HVL-105/O.

Results

Results. Calculations of the developed photovoltaic system were performed; volt-ampere and watt-ampere characteristics of the solar panel were investigated. The solar panel power supply circuit was developed, with the conversion efficiency in the working area achieving 90 %. The capacity of the external battery ensuring the system's autonomous operation for 7 days was determined. A modeling experiment in the MATLAB environment demonstrated the high efficiency of the developed system.

Conclusion

Conclusion. According to the conducted calculations, a HVL-105/O photovoltaic cell can be used to power a Wi-Fi router YF360-H under the weather conditions considered most unfavorable for solar cells.

фотовольтаическая ячейкаWi-Fi-роутерсолнечный элементинсоляцияphotovoltaic cellWi-Fi routersolar panelinsolationReferencesModeling of solar batteries operating modes / S.K. Sheryazov, Y. A. Nikishin, M. V. Schelybaev, A. S. Chigak, A. K. Doskenov // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2022. Vol. 949. P. 012088. doi:10.1088/1755-1315/949/1/012088Sheryazov S. K., Nikishin Y. A., Schelybaev M. V., Chigak A. S., Doskenov A. K. Modeling of Solar Batteries Operating Modes. IOp Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2022, vol. 949, p. 012088. doi:10.1088/1755-1315/949/1/012088Gorecki K., Dabrowski J., Krac E. Modeling Solar Cells Operating at Waste Light // Energies. 2021. Vol. 14 (10). P. 2871. doi: 10.3390/en14102871Gorecki K., D^browski J., Krac E. Modeling Solar Cells Operating at Waste Light. Energies. 2021, vol. 14 (10), p. 2871. doi: 10.3390/en14102871Исследование влияния угла падения светового воздействия на точность координатных измерений в линейном фоточувствительном приборе с переносом заряда для систем ориентации на Солнце / А. Э. Дегтерев, У. А. Кузьмина, И. А. Ламкин, И. И. Михайлов, М. М. Романович, С. А. Тарасов // Изв. СПбГЭТУ "ЛЭТИ". 2020. № 10. С. 12-19.Degterev A. E., Kuzmina U. A., Lamkin I. A., Mikhailov I. I., Romanovich M. M., Tarasov S. A. Study of the Angle Influence of the Incidence Light Impact on the Accuracy of Coordinate Measurements in a Linear photosensitive Device with Charge Transfer for Orientation Systems on the Sun. Izvestia SpbETU "LETI". 2020, vol. 10, pp. 12-19. (In Russ.)Energy-Efficient Modernization of the Nobel's Mansion in Saint Petersburg: Solar Energy Supply Potential / E. Aronova, Z. Radovanovic, V. Murgul, N. Vatin, M. Shvarts // Applied Mechanics and Materials. 2015. Vol. 725-726. P. 1505-1511. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.725-726.1505Aronova E., Radovanovic Z., Murgul V., Vatin N., Shvarts M. Energy-Efficient Modernization of the Nobel's Mansion in Saint Petersburg: Solar Energy Supply Potential. Applied Mechanics and Materials. 2015, vol. 725-726, pp. 1505-1511. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.725-726.1505Мургул В. А. Повышение энергоэффективности реконструируемых жилых зданий исторической застройки Санкт-Петербурга // Архитектон: изв. вузов. 2012. Т. 4, вып. 40. С. 54-62.Murgul V. A. Increasing the energy efficiency of residential buildings in the historical area of St Petersburg. Architecton: Proc. of Higher Education. 2012, vol. 4 (40), pp. 54-62. (In Russ.)Solar energy: the physics and engineering of photovoltaic conversion, technologies and systems / A. Smets, K. Jager, O. Isabella, R. Swaaij, M. Zeman. Cambridge: UIT, 2016. 484 p.Smets A., Jager K., Isabella O., Swaaij R., Zeman M. Solar Energy: the Physics and Engineering of Photovoltaic Conversion, Technologies and Systems. Cambridge, UIT, 2016, 484 p.Mammano R. Switching power supply topology: voltage mode vs. current mode // Texas Instruments Incorporated. 1999. Dallas, TX, Unitrode Design Note DN-62.Mammano R. Switching Power Supply Topology: Voltage Mode vs. Current Mode. Texas Instruments Incorporated. 1999. Dallas, TX, Unitrode Design Note DN-62.Mack R. Basic switching circuits. power sources and supplies / ed. by M. Brown. Netherlands: Elsevier, 2008. P. 13-28. doi: 10.1016/B978-0-7506-8626-6.00002-8Mack R. Basic Switching Circuits. Power Sources and Supplies. Ed. by M. Brown. Netherlands, Elsevier, 2008, pp. 13-28. doi: 10.1016/B978-0-7506-8626-6.00002-8Hart D. W. Power electronics. NY: McGraw Hill, 2010. 496 p.Hart D. W. Power Electronics. NY, McGraw Hill, 2010, 496 p.Al-Hanahi B. Y., Akin B. MPPT controlled battery charger design and simulation // Majlesi J. of Mechatronic Systems. 2017. Vol. 6, no. 3. P. 7-14.Al-Hanahi B. Y., Akin B. MPPT Controlled Battery Charger Design And Simulation. Majlesi J. of Mechatronic Systems. 2017, vol. 6, no. 3, pp. 7-14.Деменко Т. А., Финенко А. А. Аппаратная реализация алгоритмов для систем управления солнечными батареями // Вестн. МГТУ. 2015. № 2. С. 20-29.Demenko T. A., Finenko A. A. Hardware Implementation of Algorithms for Solar Panels Control Systems. Bulletin of MSTU. 2015, no. 20, pp. 20-29. (In Russ.)Малинин Г. В., Серебрянников А. В. Слежение за точкой максимальной мощности солнечной батареи // Вестн. Чувашского ун-та. 2016. № 3. С. 76-93.Malinin G. V., Serebryannikov A. V. Maximum Power Point Tracking for PV Array // Bulletin of the Chuvash University. 2016, no. 3, pp. 76-93. (In Russ.)Русскин В. А., Семенов С. М., Диксон Р. К. Исследование алгоритмов поиска точки максимальной мощности для повышающего преобразователя напряжения солнечного инвертора // Изв. Томск. Политех. унта. 2016. Т. 327, № 4. С. 78-87.Russkin V. A., Semenov S. M., Dixon R. C. Study of Algorithms for Tracking Maximum Power Point for Boost Dc-Dc Converter of Solar Inverter // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. 2016, vol. 327, no. 4, pp. 78-87. (In Russ.)Reliability modeling of renewable energy sources with energy storage devices / V. Mahajan, S. Mudgal, A. K. Yadav, V. Prajapati // Energy Storage in Energy Markets. NY: Academic press, 2021. p. 317368. doi: 10.1016/b978-0-12-820095-7.00003-0Mahajan V., Mudgal S., Yadav A. K., Prajapati V. Reliability Modeling of Renewable Energy Sources with Energy Storage Devices. Energy Storage in Energy Markets. NY, Academic Press, 2021, pp. 317-368. doi: 10.1016/b978-0-12-820095-7.00003-0Дизайн и стабилизация мощности фотоэлектрической системы с помощью matlab simulink / Х. А. Исса, Л. М. Абдали, К. А. Али, Б. А. Якимо-вич, М. Н. Аль-Малики // Экологическая, промышленная и энергетическая безопасность - 2021, Севастополь, 20-23 сент. 2021/ СевГУ. Севастополь, 2021. С. 281-288.Issa Kh. A., Abdali L. M., Ali K. A., Yakimovich B. A., Al-Maliki M. N. Design and Power Constancy of a Photovoltaic System by Using MATLAB Simulink. Ecological, industrial and energy safety -2021, Sevastopol, 20-23 Sept. 2021. Sevastopol, SevGU, 2021, pp. 281-288. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.