اشترك بالحزمة الذهبية واحصل على وصول غير محدود شمرا أكاديميا
تسجيل مستخدم جديدنمذجة و تحليل أداء نظام طاقة شمسي مستقل باستخدام MATLAB مع تتبع نقطة الاستطاعة العظمى
Modeling and Performance Analysisof Stand-Alone Solar System Using a MATLAB with MPPT
3224
8 196
0
(
0
)
تمت اﻹضافة من قبل
Shamra Editor
اسأل ChatGPT حول البحث
إن محدودية مصادر الطاقة العالمية من الوقود الاحفوري و النووي, استوجب البحث الملّح عن مصادر طاقة بديلة. بما يحقق موازنة العرض و الطلب دون اللجوء أو التخفيف قدر الإمكان من المولدات التي تعتمد على الغازات, و الوقود الأحفوري. و تعتبر السلامة البيئية من الشروط الهامة لمصدر الطاقة, حيث أن الطلب المتزايد على مصادر الطاقة التقليدية جعل من الضروري تحسين تكلفة مصادر الطاقة غير التقليدية, و الاعتماد على الطاقة الشمسية بوصفها مصدر للحصول على الطاقة الكهربائية. يقدم البحث نموذجاً لنظام PVمع دراسة تأثير تغير شروط العمل (الإشعاع, درجة الحرارة), و بعض العوامل (المقاومة التسلسلية RS, و التفرعية RP, و عامل المثالية A) على مميزات (I-V) و (P-V), و تم وضع نموذج نظام الطاقة الكهروشمسي المستقل باستخدام MatLab, و للحصول على أعظم طاقة كهربائية يمكن توليدها من النظام الشمسي طورت عدة تقنيات لملاحقة نقطة الاستطاعة العظمى و استخدمت في هذا البحث خوارزمية P&O بتقنية MPPT, و تم مقارنة الاستطاعة المولدة المقدمة للحمل مع وجود تقنية MPPT و بدون وجودها و حساب الزيادة في الكفاءة الناتجة من استخدام هذه التقنية.
The limitations of global resources of fossil and nuclear fuel, has necessitated an urgent search for alternative sources of energy. Therefore, a new way has to be found to balance the supply and demand without resorting to coal and gas fuelled generators.Environment safety has become very important for any energy system, Increasing demand of conventional sources has further increases the need and optimizes cost of non-conventional energy sources. This paper has analyzed the development of a method for the mathematical modeling of PV System.behavior of the PV Array with series resistance model are studied in this paper. Included effects are: temperature dependence, solar radiation change, diode ideality factor and series resistance influence,and shows the mathematical modeling of stand-alone PV system and then compare withAnalysis of Perturb and Observe MPPT and without MPPT simulation of photovoltaic modules with Matlab/Simulink, And Calculate the increase in efficiency resulting from the use of technology MPPT.
مراجعة الذكاء الصنعي:
ملخص البحث
تتناول هذه الورقة البحثية نمذجة وتحليل أداء نظام طاقة شمسي مستقل باستخدام برنامج Matlab مع تتبع نقطة الاستطاعة العظمى (MPPT). نظرًا لمحدودية مصادر الطاقة التقليدية مثل الوقود الأحفوري والنووي، أصبح من الضروري البحث عن مصادر طاقة بديلة. تُعد الطاقة الشمسية واحدة من هذه المصادر الواعدة. يقدم البحث نموذجًا لنظام PV ويحلل تأثير تغير شروط العمل مثل الإشعاع ودرجة الحرارة وبعض العوامل الأخرى مثل المقاومة التسلسلية وعامل المثالية على منحنيات الأداء. تم استخدام خوارزمية P&O لتتبع نقطة الاستطاعة العظمى، وتم حساب الزيادة في الكفاءة الناتجة عن استخدام هذه التقنية. أظهرت النتائج أن استخدام تقنية MPPT يزيد من كفاءة النظام الشمسي بنسبة تصل إلى 60%. كما يوصي البحث بوضع نماذج حاسوبية لدراسة أداء نظم الطاقة الشمسية قبل تنفيذها فعليًا، واستخدام تقنيات MPPT لزيادة كفاءة الأنظمة الشمسية.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: تقدم هذه الورقة البحثية إسهامًا مهمًا في مجال الطاقة المتجددة، خاصة في تحسين كفاءة نظم الطاقة الشمسية. ومع ذلك، يمكن الإشارة إلى بعض النقاط التي قد تحتاج إلى مزيد من التوضيح أو التحسين. أولاً، لم يتم التطرق بشكل كافٍ إلى تأثير التظليل الجزئي على أداء النظام، وهو عامل مهم يجب مراعاته في التطبيقات العملية. ثانيًا، كان من الممكن تقديم مزيد من التفاصيل حول كيفية تنفيذ الخوارزمية P&O في بيئات مختلفة وظروف مناخية متغيرة. أخيرًا، يفضل إجراء اختبارات عملية ميدانية للتحقق من صحة النتائج المستخلصة من النماذج الحاسوبية.
أسئلة حول البحث
-
ما هو الهدف الرئيسي من البحث؟
الهدف الرئيسي من البحث هو نمذجة وتحليل أداء نظام طاقة شمسي مستقل باستخدام برنامج Matlab مع تتبع نقطة الاستطاعة العظمى لزيادة كفاءة النظام الشمسي.
-
ما هي التقنية المستخدمة لتتبع نقطة الاستطاعة العظمى في هذا البحث؟
تم استخدام خوارزمية P&O لتتبع نقطة الاستطاعة العظمى في هذا البحث.
-
ما هي العوامل التي تم دراستها في البحث لتحديد تأثيرها على أداء النظام الشمسي؟
تم دراسة تأثير تغير شروط العمل مثل الإشعاع ودرجة الحرارة، بالإضافة إلى تأثير بعض العوامل الأخرى مثل المقاومة التسلسلية وعامل المثالية على منحنيات الأداء.
-
ما هي التوصيات التي قدمها البحث لتحسين أداء نظم الطاقة الشمسية؟
يوصي البحث بوضع نماذج حاسوبية لدراسة أداء نظم الطاقة الشمسية قبل تنفيذها فعليًا، واستخدام تقنيات MPPT لزيادة كفاءة الأنظمة الشمسية، وإجراء اختبارات عملية على الألواح الشمسية للتأكد من مطابقة القيم العملية مع القيم الاسمية.
المراجع المستخدمة
John Wiley & Sons ،Renewable and Efficient Electric Power Systems, Stanford University, INC.2004
H. J .M¨oller ،Semiconductors for Solar Cells .Norwood, MA :Artech House, 1993
A. Guechi and M. Chegaar, “Effects of diffuse spectral illumination on microcrystalline solar cells,” J. Electron Devices, vol. 5, pp. 116–121, 2007
قيم البحث
اقرأ أيضاً
بناء النظم الكهروشمسية هي عملية تصميمية يتم فيها تحديد عوامل النظام
و اختيار أجهزته. تعتمد العملية على مجموعة متنوعة من العوامل مثل الموقع الجغرافي
و الإشعاع الشمسي، و متطلبات الحمل من الطاقة. يقدم البحث طريقة عملية لحساب
عناصر و مكونات نظام الطاق
ة الكهروشمسي المستقل، و اجراء التحليل الاقتصادي للنظام،
و ستتيح الواجهة التخاطبية GUI المصممة باستخدام الحزمة البرمجية MATLAB معرفة هذه المكونات اعتماداً على كفاءة مبدل و استطاعة ألواح و سعة بطاريات معروفة في السوق المحلية مع الأخذ بعين الاعتبار العوامل المناخية و عدد ساعات الاشعاع الشمسي في منطقة تركيب النظام، و كذلك معرفة تكلفة النظام و زمن استردادها.
يتناول البحث تحليل و دراسة أداء الألواح الشمسية، حيث اخترنا العمل على اللوح (الموديول) الشمسي MSX-50، بالإضافة إلى تحسين استطاعته عن طريق تعقّب نقطة الاستطاعة العظمى MAXIMUM POWER POINT، و يتم ذلك باستخدام مقّطع رافع للجهد الحصول على أكبر استطاعة ممك
نة من اللوح الشمسي.
تم ّوضع نموذج رياضي مكافئ لعمل اللوح الشمسي الحقيقي (غير مثالي) من خلال دراسة الخلايا الكهروضوئيّة (PHOTOVOLTAIC CELLS)، حيث تمّ استخدام الطريقة التكرارية بالإضافة لخوارزمية نيوتن-رافسون من أجل تحديد قيمة المقاومة التسلسلية للموديول Rs، و المقاومة التفرعية Rp.
كما تم تنفيذ خوارزمية الاضطراب و المراقبة Perturbation and Observation P&O، بالإضافة إلى دراسة و تصميم دارة المقطّع chopper و اختيار مكونّاتها L,C (المكثف و الملف) بناءً على تحديد كلٍّ من تردد عمل المقطع و عاملي التموج للجهد و التيّار.
بناءً على ماسبق، قمنا بإجراء عملية النمذجة للموديول الشمسي MSX-50 باستخدام برنامج MATLAB/SIMULINK، حيث صممنا واجهة مستخدم رسومية GUI لعرض خصائص الموديول و حساب المقاومتين Rs,Rp، بالإضافة إلى بناء خوارزمية P&O و تصميم دارة المقطّع الرافع للجهد (boost-step up).
تمّ تطبيق النموذج المقترح على حمولة أومية وفق مبدأ ملاحقة نقطة الاستطاعة العظمىMPP ،و مناقشة النتائج لحالتي توصيل الموديول الشمسي على الحمل مباشرةً، و التوصيل عن طريق مقطّع مقاد بخوارزمية P&O.
مع ازدياد الاعتماد على الطاقة الشمسية بوصفها مصدرًا للحصول على الطاقة الكهربائية، طورت عدة تقنيات لملاحقة نقطة الاستطاعة العظمى المستخدمة في اللواقط الكهروضوئية بهدف الحصول على أعظم طاقة كهربائية يمكن توليدها من النظام الكهروضوئي، و تختلف هذه التقنيا
ت من حيث البساطة و سرعة الأداء و الأدوات المستخدمة فيها (كالحساسات) و الكلفة الاقتصادية. تتضمن هذه الدراسة مقارنة عشر من الطرائق التقليدية المستخدمة في ملاحقة نقطة الاستطاعة العظمى للواقط الكهرضوئية باختلاف أنواعها، إِذ قيم أداؤها من وجهة نظر طاقية باستخدام برنامج Matlab آخذين بالحسبان أشكالا مختلفة للإشعاع ،
الشمسي. فضلا عن التقييم الاقتصادي لها؛ و ذلك لإجراء مقارنة بناء على الأداء و الكلفة لتحديد الخيار الأمثل بينها.
منذ أن تم اختراع المنطق الضبابي والتحكم الضبابي حظي الأخير بانتشار واهتمام متزايدين في تطبيقات متنوعة وفي الأجهزة المختلفة في مختلف نواحي الحياة. ولعل ذلك لسهولة تطبيق نظام التحكم الضبابي ولابتعاده غالباً عن تعقيدات العلاقات الرياضية. حتى لو لم نكن ن
علم نموذج النظام موضوع التحكم، يستطيع المتحكم الضبابي ذاتي التنظيم (SOFC) تحسين استجابة متحكم ضبابي خطي موجود أو بناء جدول تحكم من الصفر، من خلال تقييم أداء المتحكم الحالي وتعديل جدول التحكم بناءً على ذلك. يقدم هذا البحث مادة بسيطة توضح كيفية تصميم واستخدام المتحكم الضبابي ذاتي التنظيم. من خلال عملية نمذجة ومحاكاة باستخدام Matlab & Simulink® حيث تم فيها استخدام المتحكم لتنظيم سرعة محرك كهربائي مستمر عند حمولات متغيرة. وأظهرت المحاكاة قدرة المتحكم على تقديم استجابة جيدة وتقليل خطأ السرعة بشكل ملحوظ عند تغير الحمولة. يعد البحث مادة نصية يمكن أن يرجع إليها طلبتنا والباحثون المهتمون في مجال التحكم التكيفي عامة، والتحكم الضبابي ذاتي التنظيم خاصة.
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.
سجل دخول لتتمكن من نشر تعليقات
التعليقات
جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
