اشترك بالحزمة الذهبية واحصل على وصول غير محدود شمرا أكاديميا
تسجيل مستخدم جديدتحسين كفاءة نظم القدرة الشمسية الكهروضوئية باستخدام متحكم تتبع نقطة الاستطاعة العظمى المرتكز على مبدل رافع للجهد المستمر
Improving the efficiency of Solar Photovoltaic Power Systems using a Maximum Power Point Tracker Controller based on DC-DC Boost Converter
2254
1 195
0
(
0
)
تأليف
إيمان ديلانة( باحث )
تمت اﻹضافة من قبل
Shamra Editor
اسأل ChatGPT حول البحث
يعالج هذا البحث تحسين كفاءة نظم القدرة الشمسية الكهروضوئية باستخدام متحكم تتبع نقطة الاستطاعة العظمى، المرتكز في عمله على تقنيات تتبع تستخدم طريقة التحكم المباشر للتحكم في دورة عمل مبدل جهد مستمر لتحقيق عمل النظام الكهروضوئي عند نقطة الاستطاعة العظمى في ظل التغيرات الجوية المختلفة من شدة إشعاع شمسي و درجة حرارة محيطة. في هذا السياق، يتركز عملنا على محاكاة مكونات نظام توليد الطاقة من نظام كهروضوئي، مبدل رافع للجهد المستمر و متحكم MPPT في بيئة Matlab/Simulink. تتم محاكاة المتحكم MPPT باعتماد عدة خوارزميات: خوارزمية التوتر الثابت، خوارزمية الإضطراب و المراقبة و خوارزمية زيادة الناقلية، باستخدام تابع Embedded MATLAB function. أظهرت نتائج المحاكاة فعالية المتحكم MPPT في زيادة استطاعة النظام الكهروضوئي مقارنة مع عدم استخدام متحكم MPPT. كما أظهرت النتائج الأداء الأفضل لمتحكم MPPT المعتمد على خوارزمية الإضطراب و المراقبة و خوارزمية زيادة الناقلية، مقارنة مع خوارزمية التوتر الثابت في تتبع نقطة الاستطاعة العظمى للنظام في ظل التغيرات الجوية.
This research deals with improving the efficiency of solar photovoltaic (PV) power systems using a Maximum Power Point Tracker controller (MPPT controller), based in his work on the Maximum Power Point Tracking techniques via the direct control method. Which used to control the duty cycle of DC-DC Voltage Converter, to achieve the photovoltaic system works at a Maximum Power Point under different atmospheric changes of the solar insolation and ambient temperature. In this context, our work is focused on the simulation of the components of the power generating system, such as the photovoltaic system, DC-DC Boost Converter and a MPPT controller in Matlab/Simulink environment. The simulating of the MPPT controller was based on several algorithms such as: Constant Voltage algorithm, Perturb and Observe algorithm and Incremental Conductance algorithm by using Embedded MATLAB function. The simulation results showed the effectiveness of the MPPT controller to increase the photovoltaic system power compared with non-use of a MPPT controller. The results also showed the best performance of MPPT controller based on Perturb and Observe and Incremental Conductance algorithm, compared with constant voltage algorithm in tracking the Maximum Power Point under atmospheric changes.
مراجعة الذكاء الصنعي:
ملخص البحث
يعالج هذا البحث تحسين كفاءة نظم القدرة الشمسية الكهروضوئية باستخدام متحكم تتبع نقطة الاستطاعة العظمى (MPPT) المرتكز على مبدل رافع للجهد المستمر. يتم ذلك من خلال محاكاة مكونات نظام توليد الطاقة الكهروضوئي في بيئة Matlab/Simulink، واستخدام عدة خوارزميات لتتبع نقطة الاستطاعة العظمى مثل خوارزمية التوتر الثابت، خوارزمية الاضطراب والمراقبة، وخوارزمية زيادة الناقلية. أظهرت نتائج المحاكاة فعالية المتحكم MPPT في زيادة استطاعة النظام الكهروضوئي مقارنة بعدم استخدامه، كما أظهرت الأداء الأفضل لمتحكم MPPT المعتمد على خوارزمية الاضطراب والمراقبة وخوارزمية زيادة الناقلية مقارنة بخوارزمية التوتر الثابت في تتبع نقطة الاستطاعة العظمى للنظام في ظل التغيرات الجوية المختلفة. يهدف البحث إلى تحسين كفاءة نظم توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية من خلال استخدام متحكمات MPPT لتحقيق الاستفادة القصوى من الطاقة الشمسية المتاحة وتقليل الفاقد الطاقي.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: تعتبر هذه الدراسة خطوة مهمة نحو تحسين كفاءة نظم الطاقة الشمسية الكهروضوئية، إلا أن هناك بعض النقاط التي يمكن تحسينها. أولاً، كان من الممكن تضمين تحليل اقتصادي لتكلفة استخدام متحكمات MPPT مقارنة بالفوائد الطاقية المحققة، مما يعطي صورة أوضح عن الجدوى الاقتصادية. ثانياً، الدراسة تركز بشكل كبير على المحاكاة في بيئة Matlab/Simulink، وكان من الممكن تعزيز الدراسة بتجارب عملية لتأكيد نتائج المحاكاة. أخيراً، يمكن توسيع نطاق البحث ليشمل تقنيات تحكم أخرى مثل الشبكات العصبية والتحكم المنزلق، مما قد يفتح آفاقاً جديدة لتحسين كفاءة نظم الطاقة الشمسية.
أسئلة حول البحث
-
ما هي الخوارزميات المستخدمة في البحث لتتبع نقطة الاستطاعة العظمى؟
تم استخدام ثلاث خوارزميات لتتبع نقطة الاستطاعة العظمى: خوارزمية التوتر الثابت، خوارزمية الاضطراب والمراقبة، وخوارزمية زيادة الناقلية.
-
ما هي بيئة المحاكاة التي تم استخدامها في البحث؟
تم استخدام بيئة Matlab/Simulink لمحاكاة مكونات نظام توليد الطاقة الكهروضوئي ومتحكم MPPT.
-
ما هي النتائج الرئيسية التي توصل إليها البحث؟
أظهرت نتائج المحاكاة فعالية المتحكم MPPT في زيادة استطاعة النظام الكهروضوئي مقارنة بعدم استخدامه، كما أظهرت الأداء الأفضل لمتحكم MPPT المعتمد على خوارزمية الاضطراب والمراقبة وخوارزمية زيادة الناقلية مقارنة بخوارزمية التوتر الثابت.
-
ما هي التوصيات التي قدمها البحث لمزيد من الدراسات المستقبلية؟
أوصى البحث باستخدام تقنيات تحكم أخرى مثل التحكم باستخدام الشبكات العصبية والتحكم المنزلق، ومقارنة نتائج هذه التقنيات مع التقنيات المستخدمة في البحث الحالي.
المراجع المستخدمة
ESRAM, T.; CHAPMAN, P. Comparison of photovoltaic array maximum power point tracking techniques. IEEE Transactions on Energy Conversion 22, 2007, 439–449
RAVI, N.; RAVI, M. A study on Maximum Power Point Tracking techniques for Photovoltaic systems. International Journal of Engineering and Technical Research. 3, 2015, 189-196
SHARMA, D.; PUROHIT, G. Hybrid Control Method for Maximum Power Point Tracking (MPPT) of Solar PV Power Generating System. Australian Journal of Basic and Applied Sciences. 8, 2014, 255-262
قيم البحث
اقرأ أيضاً
يتناول البحث نمذجة شبكة عصبونية صنعية متعددة الطبقات ذات تغذية أمامية مدربة باستخدام خوارزمية الانحدار التدريجي للخطأ ذات معامل الزخم و معدل التعلم المتغير، و ذلك لتقدير خرج الشبكة العصبونية الموافق لنسبة التشغيل الأمثل لمبدل رافع الجهد المستمر اعتما
داً على استخدام قياسات تغيرات كل من درجة حرارة الخلية الشمسية و شدة الإشعاع الشمسي، لتتبع نقطة الاستطاعة العظمى MPP لنظم الطاقة الشمسية الكهروضوئية. بالتالي يعتبر المتحكم DMPPT-ANN (Developed MPPT-ANN) المقترح في البحث، مستقل في عمله عن استخدام القياسات الكهربائية لخرج نظام PV لتحديد نسبة التشغيل، و دون الحاجة لاستخدام متحكم تناسبي-تكاملي PI) (Proportional Integral للتحكم في دورة عمل مبدل الجهد، و هذا من شأنه تحسين الأداء الديناميكي للمتحكم المقترح بتحديد نسبة التشغيل بدقة و سرعة فائقة. في هذا السياق، يناقش البحث الاختيار الأمثل لهيكلية الشبكة المقترحة من حيث تحديد العدد الأمثل للطبقات الخفية و العدد الأمثل للعصبونات الموجودة فيها، بتقييم قيم متوسط مربع الخطأ و معامل الارتباط الناتجة بعد كل عملية تدريب للشبكة العصبونية. بعد ذلك يعتمد نموذج الشبكة النهائي الذي يمتلك الهيكلية الأمثل، ليشكل المتحكم المتقرح في البحث DMPPT-ANN لتتبع نقطة MPP لنظام.PV أظهرت نتائج المحاكاة المنجزة في بيئة Matlab/Simulink، الأداء الأفضل للمتحكم DMPPT-ANN المقترح المرتكز على نموذج الشبكة العصبونية MLFFNN، و ذلك بدقة تقدير نسبة التشغيل و بتحسين سرعة استجابة نظام PV في الوصول لنقطة MPP، بالإضافة إلى التخلص بشكل نهائي من التذبذبات الناتجة في الحالة المستقرة في منحني استجابة استطاعة خرج نظام PV مقارنة مع استخدام عدد من المتحكمات المرجعية المستخدمة: متحكم تتبع متقدم MPPT-ANN-PI مرتكز على شبكة عصبونية ANN لتقدير توتر نقطة MPP مع متحكم PI تقليدي، متحكم عائم MPPT-FLC ومتحكم تتبع تقليدي MPPT-INC يستخدم تقنية زيادة الناقلية INC
يرتكز البحث على المرحلة الأولى DC/DC في النظام الكهروضوئي الشمسي، حيث تم استخدام تقنية الـتحكم المرتبط التموج RCC في ملاحقة نقطة الاستطاعة الأعظمية للمنظومات الكهروضوئية. تستفيد هذه التقنية من تموج الإشارة الموجود أصلاً في المبدلات DC/DC، حيث يُعامل
هذا التموج كتغير يمكن الوصول منه إلى تقارب أمثلي. إن الميزة الأساسية لتقنية التحكم بعلاقة التموج (RCC) أنها تلاحق نقطة الاستطاعة العظمى ((MPP بسرعة و تحتاج إلى دارات تشابهية بسيطة و غير مكلفة لتطبيقاتها، و سيتم التحقق من صحة النتائج عملياً.
محول الطاقة DC-DC converter هو أحد أهم العناصر الأساسية المعتمدة من أجل الاستخدام الفعال لمصادر الطاقات المتجددة, الهدف الرئيسي لهذه المقالة هو استخدام نظام لتتبع نقطة الاستطاعة الأعظمية Maximum power point tracking system (MPPT مع محول رافع- خافض لل
جهد Buck-Boost converter للحصول على أقصى طاقة ممكنة لنظام كهروشمسي photovoltaic (PV) system وفق تغير شروط شدة الإشعاع و درجة الحرارة المحيطة و الحمل.
و لقد قمنا في هذه الدراسة بمحاكاة نظام كهروضوئي مستقل مربوط بحمل أومي مكون من
موديول كهروضوئي و مقطع dc-dc و نظام تحكم لتتبع نقطة الإستطاعة العظمى,
باستخدام برنامج simulink/matlab و بالاستفادة من المعادلات الرياضية للموديول
الكهروضوئي قمنا يتمثيل
الموديول و أخرجنا منحنياته , كما مثلنا المبدل من نوع cuk)
(converter الذي يعطي توتر خرج أكبر أو أصغر من توتر الدخل لكن بقطبية معكوسة
. و قمنا بمقارنة نظامي تتبع , نظام تقليدي و نظام يستخدم تقنية المنطق العائم , من
مقارنة النتائج خلال ظروف جوية مختلفة من الإشعاع الشمسي النظامي و التظليل
الجزئي , تبين مقدرة المنطق العائم على التناغم مع جميع الظروف و خاصة في حالات
الإشعاع الشمسي المنخفضة و التظليل الجزئي .
يعالج هذا البحث تحسين كفاءة نظم القدرة الشمسية الكهروضوئية باستخدام متحكم عائم لتتبع نقطة الاستطاعة العظمى، للتحكم في دورة عمل مبدل جهد مستمر لتحقيق عمل النظام الكهروضوئي عند نقطة الاستطاعة العظمى في ظل التغيرات الجوية المختلفة من شدة إشعاع شمسي و در
جة حرارة محيطة. في هذا السياق، يقدم البحث نموذج جديد لمتحكم عائم MPPT-P&O Fuzzy مطور في بيئة Matlab/Simulink. يعتمد النموذج المقترح للمتحكم على تقنية الاضطراب و المراقبة P&O. حيث بطريقة مشابهة لتقنية P&O، تمثل كل من تغيرات الاستطاعة و التوتر للنظام الكهروضوئي، متغيرات دخل للمتحكم العائم المقترح، أما متغير الخرج فهو تغير نسبة التشغيل. الميزة الرئيسية للمتحكم العائم المطور، ترتكز على اعتبار أن خطوة تغير نسبة التشغيل ذات قيمة متغيرة و متعلقة بشكل مباشر بتغيرات الاستطاعة و التوتر للنظام الكهروضوئي. مما يمكن من التغلب على مشكلة الخطوة الثابتة لتغير نسبة التشغيل في المتحكم MPPT-P&O المرتكز على تقنية P&O التقليدية. إن عمل المتحكم العائم MPPT-P& Fuzzy، بخطوة تشغيل متغيرة يحقق سرعة استجابة عالية و كفاءة عالية لتتبع نقطة MPP عند التغيرات الجوية المفاجئة أو السريعة، مقارنة مع المتحكم التقليدي .MPPT-P&O أظهرت نتائج المحاكاة المنجزة في بيئة Matlab/Simulink، الأداء الأفضل للمتحكم العائم المطور MPPT-P&O Fuzzy عند تتبع نقطة MPP بتحقيق أداء ديناميكي أفضل و دقة عالية، مقارنة مع استخدام المتحكم التقليدي MPPT-P&O عند التغيرات الجوية المختلفة.
سجل دخول لتتمكن من نشر تعليقات
التعليقات
جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
