ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

تقييم أداء نظام التخزين بالمكثفات فائقة السعة و موثوقية: تطبيق في الحافلات الكهربائية

Evaluating Performance and Reliability of Storage System with Supercapacitors: Application in Trolleybuses

1823   2   39   0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2014
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

إن الهدف من هذا البحث هو دراسة موديول مكثفات فائقة السعة و تصميمه لاستعادة قدرة الكبح في الحافلات الكهربائية. و قد شحن موديول المكثفات فائقة السعة بواسطة مقطع إلكتروني رافع-خافض للتوتر عكوس بالتيار. صممت القيادة و عناصر التنعيم في المقطع آخذين بالحسبان الطبيعة اللاخطية للمكثفات فائقة السعة. من أجل استعادة قدرة الكبح بسرعة يشحن موديول المكثفات فائقة السعة بتيار ثابت، و أما التفريغ فيكون بتوتر ثابت على قضبان التيار المستمر في الحافلة. جرى نمذجة موديول المكثفات فائقة السعة بمختلف مراحل عمله (إقلاع، وتغذية الأجهزة المساعدة، وكبح) في بيئة برنامج SIMPLORER. و استنتاجنا، من نتائج النمذجة، قيم التشغيل للعوامل (مثل التوتر و التيار و درجة الحرارة) و لعناصر الموديول المدروس جميعها (ديودات، و ترانزستورات IGBT مكثفات تقليدية، و مكثفات فائقة السعة). أخيراً، قدرت قيمة معدل العطل و الموثوقية لعناصر الموديول بالاعتماد على قيم عوامل التشغيل المختلفة. كما حللت أيضاً أعطال الموديول.


ملخص البحث
يهدف هذا البحث إلى دراسة وتصميم نظام تخزين باستخدام المكثفات فائقة السعة لاستعادة قدرة الكبح في الحافلات الكهربائية. تم شحن المكثفات بواسطة مقطع إلكتروني رافع-خافض للتوتر، مع الأخذ في الاعتبار الطبيعة اللاخطية للمكثفات. تم نمذجة النظام باستخدام برنامج SIMPLORER، وتحليل عوامل التشغيل المختلفة مثل التوتر والتيار ودرجة الحرارة. كما تم تقييم الموثوقية وتحليل الأعطال المحتملة للنظام. أظهرت النتائج أن المكثفات فائقة السعة يمكن أن تكون تقنية فعالة لاستعادة قدرة الكبح وتحسين كفاءة النظام الكهربائي في الحافلات. ومع ذلك، فإن توتراتها الاسمية الضعيفة تتطلب وصل عدد كبير منها على التسلسل للوصول إلى التوتر المطلوب. تم تحليل الموثوقية باستخدام معايير مختلفة، وأظهرت النتائج أن المكثفات التقليدية هي العنصر الأكثر تعطلاً في النظام. تم تقديم توصيات لتحسين النظام، بما في ذلك استخدام طرق قيادة متقدمة مثل القيادة المنزلقة وتحسين نمذجة الأعطال.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: يقدم البحث مساهمة مهمة في مجال تخزين الطاقة في الحافلات الكهربائية باستخدام المكثفات فائقة السعة. ومع ذلك، يمكن تحسين البحث من خلال تقديم تحليل أكثر تفصيلاً للأعطال المحتملة وتأثيرها على النظام بشكل عام. كما أن استخدام طرق نمذجة أكثر تقدماً يمكن أن يعزز من دقة النتائج. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يكون هناك اهتمام أكبر بتطبيقات أخرى للمكثفات فائقة السعة في مجالات مختلفة لتحسين فهمنا لقدراتها وقيودها.
أسئلة حول البحث
  1. ما هو الهدف الرئيسي من البحث؟

    الهدف الرئيسي هو دراسة وتصميم نظام تخزين باستخدام المكثفات فائقة السعة لاستعادة قدرة الكبح في الحافلات الكهربائية.

  2. ما هي الأدوات المستخدمة في نمذجة النظام؟

    تم استخدام برنامج SIMPLORER لنمذجة النظام وتحليل عوامل التشغيل المختلفة.

  3. ما هي النتائج الرئيسية التي توصل إليها البحث؟

    أظهرت النتائج أن المكثفات فائقة السعة يمكن أن تكون تقنية فعالة لاستعادة قدرة الكبح وتحسين كفاءة النظام الكهربائي في الحافلات، ولكن توتراتها الاسمية الضعيفة تتطلب وصل عدد كبير منها على التسلسل.

  4. ما هي التوصيات التي قدمها البحث لتحسين النظام؟

    قدم البحث توصيات لتحسين النظام، بما في ذلك استخدام طرق قيادة متقدمة مثل القيادة المنزلقة وتحسين نمذجة الأعطال.


المراجع المستخدمة
Y. Diab, “Etude et modélisation des supercondensateurs : Appilcations aux systémes de puissance’‘, Université Claude Bernard, Lyon, Thèse de doctorat 2009
X. Andrieu, L. Moreau, B. Pichon, ’‘Etude comparative d’électrodes de carbone pour supercapacités à électrolyte organique’‘, Journées d’Etudes sur les Supercondensateurs, Paris/France, 1998
Epcos, “UltraCapTM Double Layer Capacitors, A New Energy Storage Device for Peak Power Applications’‘, Product Profile EPCOS, 2002
E. Wolfgang, “Energy Storage on board of Trolleybuses’‘, Proceedings of the 2nd European Symposium on Super Capacitors & Application (ESSCAP’2006), Lausanne, Switzerland, 2006
P. Kreczank, “Etude de la fiabilité et du vieillissement d’un système de stockage par supercondensateurs pour l’alimentation partielle et ponctuelle d’un trolleybus grâce à la récupération de l’énergie de freinage. Approche du composant au système de stockage’‘, Université Claude Bernard, Lyon, Thèse de doctorat 2011
قيم البحث

اقرأ أيضاً

المدخرات عبارة عن أجهزة تستخدم لتخزين الطاقة و بشكل خاص لإمداد الأجهزة الكهربائية الصغيرة و المحمولة مثل أجهزة الخليوي و الكومبيوتر المحمول و الأجهزة الترفيهية في المركبات التي تسير على الأرض أو في الهواء أو الماء، و تأتي أهمية المدخرات في نظم الطاقة الكهروشمسية بإمدادها الأحمال بالطاقة الكهربائية اللازمة في أثناء الليل و في فترات الإشعاع الشمسي القليل مما يؤمن استمرارية التغذية الكهربائية من جهة و رفع وثوقية النظام من جهة أخرى.
يعالج هذا البحث مسألة تخزين الطاقة الكهربائية ميكانيكيا بالقرص الدوار في نظام توليد ريحي كهربائي. يتم التحكم بسرعة دوران المولدة الريحية و الآلة التحريضية ذات القرص الدوار بطريقة كهربائية باستخدام المتحكمات التقليدية PID (تناسبية – تكاملية - تفاضلية) المختارة بالاعتماد على نموذج النظام و محدداته. يعتمد التحكم بسرعة دوران الآلة التحريضية على مبدأ توجيه الفيض المغناطيسي أو ما يسمى التحكم الشعاعي بتوجيه الفيض. يتم توليد القيم المرجعية لسرعة دوران العنفة الريحية بهدف ملاحقة النقطة الأعظمية للاستطاعة. أما السرعة المرجعية للقرص الدوار فيتم توليدها بالاعتماد بشكل أساسي على مرشح من الدرجة الثانية للاستطاعة حيث يعتبر ذلك مساهمة جديدة في هذا المجال. لم يتم نمذجة المبدلات الترددية بل اكتفينا باستراتيجية التحكم. نتائج النمذجة و المحاكاة في برنامج Matlab/Simulink مرضية من جهة تنعيم الاستطاعة المسلمة للشبكة و تعكس أهمية هذا البحث.
إن البيئة الإفتراضية هي البنية الأساسية و المكون الأهم من مكونات الحوسبة السحابية و نظرا لما تقدمه البيئة الإفتراضية من ميزات لا تقدمها البيئات غير الإفتراضية من مرونة و توفير للطاقة و التكلفة و الاستخدام الأمثل للموارد جعل معظم شركات الاعمال و الحكو مات تتجه لتحميل خدماتها و تطبيقاتها على مخدمات افتراضية بدلا من المخدمات الفيزيائية و من هذا المنطلق اتجه الباحثون لمقارنة اداء البيئات الإفتراضية المختلفة بهدف الحصول على أفضل بيئة ممكنة ليتم استخدامها في الحوسبة السحابية و تحقيق الحوسبة عالية الأداء. تم تقييم تأثير البيئة الافتراضية على "الحوسبة عالية الأداء كخدمة و ذلك من خلال تغيير نوع البيئة الإفتراضية المستخدمة كبنية تحتية في الحوسبة السحابية . تم استخدام البيئة الإفتراضية XEN-PV( XEN Paravirtualization ) كبنية تحتية للحوسبة عالية الأداء و من ثم البيئة الإفتراضية (XEN-Hardware virtual machine) XEN-HVM حيث أن ال XEN هو ال hypervisor الأساسي لشركة Citrix و هي شركة رائدة في تطوير البيئات الإفتراضية و تم تقيم الأداء عند استخدام نظام التخزين التكراري المتماثل DRBD (Distributed Replicated Block Device ) كجهاز تخزين مشترك للأقراص الإفتراضية في العنقود. إن نتائج هذا البحث تثبت أن تقنية البيئة الافتراضية و مخطط العنقدة المستخدم لهما دور مهم في تحسين أداء "الحوسبة عالية الأداء".
لقد قمنا في هذا البحث باستخدام المحاكي NCTUns6.0 لمحاكاة عمل هذا النوع من الشبكات و ذلك نظرا لصعوبة تنفيذ السيناريو في العالم الحقيقي . حيث تم استخدام بروتوكولين توجيه (شعاع المسافة الموائم ADV , شعاع المسافة عند الطلب النقال AODV) على مجموعة من ا لسيناريوهات التي تحاكي إلى حد ما الواقع. تم دراسة أداء و وثوقية الشبكة بناءاً على عدد من المعايير, لنجد أن بروتوكول شعاع المسافة الموائم ADV يتلاءم مع الشبكة كلما زادت بنيتها و آلية حركة العقد تعقيداً, حيث يقوم بتعديل حمل التوجيه من خلال تنوع حجم و تردد تحديثات التوجيه استجابةً لتدفق البيانات و حركية العقد.
يتناول البحث دراسة أداء الشبكات الكهربائية لما له من أهمية في استثمار الشبكات الحديثة المعقدة نظراً للتطور الهائل في التجهيزات الكهربائية المنزلية و الصناعية الخ... حيث يساهم في الحصول على صورة متكاملة لأداء النظام الكهربائي في مختلف عمليات التشغيل و الصيانة المتعلقة باستثمار الشبكات الكهربائية .نقترح في هذا البحث إضافة مؤثرات خارجية على شكل معاملات ضبابية لنموذج بتري المقترح بشكل يضمن تحسين المحاكاة التي تقدمها شبكات بتري الضبابية. و قد اخترنا شبكات بتري الضبابية لما لها من إمكانيات هامة في تمثيل أي نوع من أنواع البيانات وفق حاجة المشغل حتى عند التعامل مع بيانات ناقصة أو مجهولة. قمنا بإجراء المحاكاة على شبكة كهربائية لمصفاة نفط و حساب درجات الحقيقة الممثلة لأدائها و مناقشة نتائجها, و توصلنا إلى أن إدخال العوامل المتغيرة عند التشغيل يساهم في زيادة دقة تقييم الشبكة و دعم عمليات اتخاذ القرار.
التعليقات
جاري جلب التعليقات جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
mircosoft-partner

هل ترغب بارسال اشعارات عن اخر التحديثات في شمرا-اكاديميا