اشترك بالحزمة الذهبية واحصل على وصول غير محدود شمرا أكاديميا
تسجيل مستخدم جديدتصميم نظام تتبع استطاعة أعظمية مع محول رافع - خافض للجهد
Maximum power point tracking system design with Buck-Boost converter
1322
3 169
0
(
0
)
نشر من قبل
جامعة البعث ورقة بحثية
تاريخ النشر
2016
مجال البحث
الحاسبات والتحكم الآلي
والبحث باللغة
العربية
تمت اﻹضافة من قبل
Shamra Editor
اسأل ChatGPT حول البحث
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 للجهد Buck-Boost converter للحصول على أقصى طاقة ممكنة لنظام كهروشمسي photovoltaic (PV) system وفق تغير شروط شدة الإشعاع و درجة الحرارة المحيطة و الحمل.
DC-DC converter is one of the most essential component for efficient utilization in renewable energy sources. The main goal of this paper is to use Maximum power point tracking (MPPT) system and buck-boost DC/DC converter in the photovoltaic (PV) system to maximize the (PV) output power, irrespective of the temperature and irradiation conditions.
مراجعة الذكاء الصنعي:
ملخص البحث
تتناول هذه الورقة البحثية تصميم نظام تتبع نقطة الاستطاعة العظمى (MPPT) باستخدام محول رافع-خافض للجهد (Buck-Boost Converter) في نظام كهروضوئي (PV) بهدف تحقيق أقصى استفادة من الطاقة الشمسية تحت ظروف متغيرة من الإشعاع ودرجة الحرارة. يتم التحكم في المحول بواسطة متحكم صغري (Microcontroller) من نوع PIC16F877A، والذي تم برمجته باستخدام تقنية الناقلية المتزايدة (Incremental Conductance Method). أظهرت النتائج العملية أن النظام قادر على تحقيق نقطة الاستطاعة العظمى بكفاءة تجاوزت 98% وسرعة استجابة أقل من 0.3 ثانية. تم استخدام أجهزة قياس معيارية وألواح شمسية من نوع Monocrystalline لتحقيق هذه النتائج. كما تم تصميم النظام بحيث يكون قابلاً للتطوير لاستخدامات منزلية من خلال إضافة محول DC-AC ونظام تخزين بطاريات.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: تعتبر هذه الورقة البحثية مساهمة قيمة في مجال استخدام الطاقة الشمسية وتحسين كفاءة الأنظمة الكهروضوئية. ومع ذلك، يمكن توجيه بعض الملاحظات النقدية لتحسين البحث. أولاً، لم يتم التطرق بشكل كافٍ إلى تأثير العوامل البيئية الأخرى مثل الغبار والرطوبة على أداء النظام. ثانياً، كان من الممكن تقديم مقارنة أكثر تفصيلاً بين تقنية الناقلية المتزايدة وتقنيات أخرى لتتبع نقطة الاستطاعة العظمى. أخيراً، يمكن تحسين الورقة بإضافة دراسة اقتصادية تفصيلية لتوضيح الجدوى الاقتصادية للنظام المقترح في البيئات المختلفة.
أسئلة حول البحث
-
ما هي التقنية المستخدمة في تتبع نقطة الاستطاعة العظمى في هذا البحث؟
تم استخدام تقنية الناقلية المتزايدة (Incremental Conductance Method) لتتبع نقطة الاستطاعة العظمى.
-
ما نوع المتحكم الصغري المستخدم في النظام؟
تم استخدام متحكم صغري من نوع PIC16F877A.
-
ما هي كفاءة النظام في تحقيق نقطة الاستطاعة العظمى؟
حقق النظام كفاءة تجاوزت 98% في تتبع نقطة الاستطاعة العظمى.
-
ما هي سرعة استجابة النظام لتغيرات الإشعاع ودرجة الحرارة؟
كانت سرعة استجابة النظام أقل من 0.3 ثانية.
المراجع المستخدمة
MASTERS,G 2014 - Renewable and Efficient Electric Power Systems. A JOHN WILEY & SONS, PUBLICATION, New Jersey, 676 P
TOMABECHI, K , 2010 - Energy Resources in the Future, Energies,Vol.3, pp.686-695
WEISSBACH,R , TORRES,K , 2001- A Non-inverting Buck- Boost Converter with Reduced Components Using a Microcontroller. Proceedings of the Southeast Conference, South Carolina, pp.79-84
قيم البحث
اقرأ أيضاً
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.
يقدّم هذا البحث نموذجاً لتّصميم مبدّلة رافعة خافضة قادرة على التّعامل مع تغيرات الجهد الحاصلة في وحدات الشّحن للمدّخرات، و التّي تظهر نتيجة لاستخدام محوّلات خافضة للجهد بنسبة ثابتة غير قادرة على التّعامل مع هبوطات الجهد الحاصلة بالشّبكة الكهربائيّة أ
و بخرج اللوح الكهروضوئي، و قد صمّمت باستخدام المنطق الضّبابي من أجل التّحكّم بعرض نبضة التّحكّم للمبدّلة من أجل الحصول على الخرج المطلوب، و تمّ تحليل النّموذج و اختباره ضمن بيئة الماتلاب من أجل توضيح النّتائج التّي قدّمها هذا النّموذج.
يقدم هذا البحث دراسة تفصيلية و تصميماً عملياً أمثل لمبدلة تقطيعية رافعة للجهد المسـتمر
تعمل بنمط التحكم المنزلق SMC) Control Mode Sliding) و التي تعـد طريقـة جديـدة
للتحكم بالمبدلات التقطيعية غير المعزولة الرافعة للجهد المستمر و المستخدمة في الأنظم
ـة
الكهروشمسية s'PV) Systems Photovoltaic) و ذلك بغية المحافظة على جهد خرج ثابت
و مستقر ضد اضطرابات خرج اللواقط الكهروشمسية من تيار و جهد أو تغيرات فـي قيمـة
الحمل، و العمل في جوار نقطـة الاسـتطاعة العظمـى MPPT) Tracking Maximum
Point Power) .
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
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.
سجل دخول لتتمكن من نشر تعليقات
التعليقات
جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
