ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

دراسة نظرية لتتبع نقطة الإستطاعة العظمى للنظم الكهروضوئية المستقلة باستخدام تقنيات المنطق العائم

A THEORETICAL STUDY OF MAXIMUM POWER POINT TRACKERS FOR PHOTOVOLTAIC SYSTEMS USING FUZZY LOGIC TECHNIQUES

2073   2   93   5.0 ( 1 )
 تاريخ النشر 2017
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

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 .


ملخص البحث
تتناول هذه الدراسة نظرية تتبع نقطة الاستطاعة العظمى (MPPT) للنظم الكهروضوئية المستقلة باستخدام تقنيات المنطق العائم. تم محاكاة نظام كهروضوئي مستقل مرتبط بحمل أومي يتكون من موديول كهروضوئي، مقطع DC-DC، ونظام تحكم باستخدام برنامج MATLAB/Simulink. تم تمثيل الموديول الكهروضوئي باستخدام المعادلات الرياضية وإخراج منحنياته، كما تم تمثيل المبدل من نوع Cuk الذي يعطي توتر خرج أكبر أو أصغر من توتر الدخل بقطبية معكوسة. تم مقارنة نظامي تتبع: نظام تقليدي ونظام يستخدم تقنية المنطق العائم. أظهرت النتائج أن تقنية المنطق العائم تتناغم مع جميع الظروف، خاصة في حالات الإشعاع الشمسي المنخفضة والتظليل الجزئي. تم اختبار كفاءة طريقة تتبع نقطة الاستطاعة العظمى باستخدام تقنيات المنطق العائم من خلال المحاكاة في بيئة MATLAB تحت ظروف جوية مختلفة وتغير الأحمال. أظهرت النتائج أن نظام المنطق العائم يوفر أداءً أفضل مقارنة بالنظام التقليدي، خاصة في الظروف الجوية المتغيرة والتظليل الجزئي.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: على الرغم من أن الدراسة تقدم نتائج مشجعة حول كفاءة تقنية المنطق العائم في تتبع نقطة الاستطاعة العظمى، إلا أن هناك بعض النقاط التي يمكن تحسينها. أولاً، لم يتم التطرق إلى تأثير العوامل البيئية الأخرى مثل الغبار والرطوبة على أداء النظام. ثانياً، الدراسة تعتمد بشكل كبير على المحاكاة باستخدام MATLAB/Simulink، ولم يتم التحقق من النتائج من خلال تجارب عملية على أرض الواقع. ثالثاً، يمكن تحسين الدراسة من خلال مقارنة تقنية المنطق العائم بتقنيات أخرى حديثة لتتبع نقطة الاستطاعة العظمى. وأخيراً، لم يتم التطرق إلى تكلفة تنفيذ النظام ومدى جدواه الاقتصادية مقارنة بالأنظمة التقليدية.
أسئلة حول البحث
  1. ما هي مكونات النظام الكهروضوئي المستقل الذي تم محاكاته في الدراسة؟

    يتكون النظام الكهروضوئي المستقل من موديول كهروضوئي، مقطع DC-DC، ونظام تحكم لتتبع نقطة الاستطاعة العظمى باستخدام برنامج MATLAB/Simulink.

  2. ما هو نوع المبدل الذي تم استخدامه في الدراسة؟

    تم استخدام مبدل من نوع Cuk الذي يعطي توتر خرج أكبر أو أصغر من توتر الدخل بقطبية معكوسة.

  3. ما هي الظروف الجوية التي تم اختبار النظام تحتها؟

    تم اختبار النظام تحت ظروف جوية مختلفة من الإشعاع الشمسي النظامي والتظليل الجزئي.

  4. ما هي التقنية التي أثبتت كفاءة أعلى في تتبع نقطة الاستطاعة العظمى؟

    أثبتت تقنية المنطق العائم كفاءة أعلى في تتبع نقطة الاستطاعة العظمى مقارنة بالنظام التقليدي، خاصة في حالات الإشعاع الشمسي المنخفضة والتظليل الجزئي.


المراجع المستخدمة
A Thesis Akihiro Oi , 2005- DESIGN AND SIMULATION OF PHOTOVOLTAIC WATER PUMPING SYSTEM . Presented to the Faculty of California Polytechnic State University, San Luis Obispo , 113p
Areen Abdallah Allataifeh1, Khaled Bataineh1, Mohammad Al- Khedher2 , 2015 - Maximum Power Point Tracking Using Fuzzy Logic Controller under Partial Conditions . 2015 by authors and Scientific Research Publishing Inc Jordan University of Science and Technology, 15p
MUHAMMAD H. RASHID , 2001 - POWER ELECTRONICS HANDBOOK . University of West Florida Joint Program and Computer Engineering , ACADEMIC PRESS , 892p
قيم البحث

اقرأ أيضاً

استخدم المتحكم ذو المنطق العائم بهدف ربط النظام الكهروضوئي PV بالشبكة الكهربائية عبر مبدل ثلاثي الطور مقاد (عاكس),إذ يقوم هذا المتحكم بملاحقة نقطة الاستطاعة العظمى وحقن أكبر استطاعة ممكنة من نظام PV إلى الشبكة؛ وذلك عن طريق تحديد زاوية القدح الواجب ت طبيقها على القواطع، و قد اختيرت المتحولات اللغوية حتى يحدد مقدار التغيير في زاوية القدح للمبدل لملاحقة الاستطاعة العظمى.
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.
تعد الأنظمة الكهروضوئية منبعاً متجدداً للطاقة الكهربائية و صديقاً للبيئة، لكن لا تزال أسعارها مرتفعة نسبياً. إنّ الحصول على أعظم استطاعة خرجٍ ممكنةٍ من هذه الأنظمة-و ضمان الحفاظ عليها عند أقل كلفة في التطبيقات الواقعية-مرتبط بشكل كبير بملاحقة نقطة ال استطاعة الأعظمية Maximum Power PointTracking (MPPT عند مختلف شروط التشغيل. نقترح في هذا المقال استخدام تقنية الخوارزمية الوراثية (Genetic Algorithm (GA لملاحقة نقطة الاستطاعة الأعظمية اعتماداً على نموذج الخلية الشمسية. تعطي الخوارزمية المقترحة بشكل مباشر و دقيق جهد التشغيل الأمثل (VOP) الذي سيضبط عليه المبدل (DC/DC) و المقابل لنقطة الاستطاعة الأعظمية و ذلك بمعرفة جهد الدارة المفتوحة (VOC) و تيار الدارة القصيرة (ISC) للخلية. و للتحقق من صحة و فعالية الخوارزمية المقترحة قمنا بإعداد برنامج بلغة الماتلاب MATLAB R2010a للخوارزمية الوراثية و برنامجاً ثانياً للخلية الشمسية و دمجهما معاً حيث تم أخذ المقاومة التسلسلية فقط في نموذج الخلية الشمسية و أهملت المقاومة التفرعية. أظهرت نتائج محاكاة تطبيق الخوارزمية المقترحة على عدة نماذج من الألواح الكهروضوئية إمكانية ضبط الجهد بشكل دقيق على القيمة الأمثل و بالتالي تشغيل النظام الكهروضوئي عند نقطة الاستطاعة الأعظمية.
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.
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
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