دانلود مقاله ردیابی ماکزیمم توان خروجی سلول های خورشیدی با استفاده از کنترل کننده فازی نوع اول با ورودی ناشی از خطای تخمین پارامترهای سیستم

word قابل ویرایش
8 صفحه
5700 تومان

چکیده

لزوم استفاده از انرژی های نو بر کسی پوشیده نیست .آلودگی زیست محیطی ناشی از مصرف سوخت های فسیلی و محدودیت منابع آنها ، از جمله چالش های پیش رو در جهت بهره برداری از این نوع انرژی هاست. انرژی خورشیدی بـا توجه به فراوانی ، پاک و در دسترس بودنش بیش از بقیه مورد توجه قرار گرفته است. مشکل عمده در بهره برداری از این نوع انرژی ها ، هزینه نصب و راه اندازی تجهیزاتی است که برای استفاده از آنها لازم است. هزینه خریداری و نصب سلول های خورشیدی با توجه به پیشرفت هایی که در زمینه نیمه هادی ها صورت گرفته است روندی کاهشی را طی می کند. اما به این دلیل که سلول های خورشیدی متشکل از نیمه هادی ها هستند، رفتار ولتاژ و جریان خروجی آنها غیر خطی است و با تغییر در شرایط محیطی تغییر می کند. بنابراین توان خروجی مقداری ثابت نبوده و هر لحظـه یـک مـاکزیمم توان در دسترس است. برای کار در این ماکزیمم توان روش پیشنهادی در این مقاله ، استفاده از کنتـرل کننـده فـازی جهت ردیابی توان خروجی است. ورودی های کنترل کننده فازی مقدار خطای تخمین زده شده پارامتر های فتوولتائیک با استفاده از الگوریتم RLS است. در اکثر مقالات مربوطه ، ورودی کنترل کننـده فـازی بـه صـورت تغییـرات تـوان بـه تغییرات ولتاژ در نظر گرفته شده است که نتایج آن با روش پیشنهادی در این مقاله مقایسه شده ، ملاحظه می شود که با استفاده از خطای تخمین و الگوریتم RLS ، توان خروجی بهتر ردیابی شده است.

واژههای کلیدی: سلول خورشیدی- کنترل کننده فازی RLS – MPPT –

۱ـ مقدمه

استفاده از سلول های خورشیدی مزیت های عمده ای در پی دارد که از آن جمله می تـوان بـه فراوانـی و همـه جـا در دسترس بودنش و نیز نداشتن آلودگی زیست محیطی اشاره نمود. آرایه فتوولتائیک متشکل از تعدادی سلول خورشیدی اسـت که برای افزایش ولتاژ ، جریان ودر نهایت توان خروجی به صورت سری و موازی به یکدیگر متصل شـده انـد. مشخصـه تـوان-ولتاژ خروجی ، غیر خطی است و با تغییر پرتوافکنی و دمای محیط تغییر می کند. شکل((۱ تغییرات توان نسبت بـه تغییـرات پرتو افکنی و دمای محیط را نشان می دهد. همان گونه که از شکل (۱) مشاهده می شود در یـک دمـا و تـابش ثابـت نـور ، ماکزیمم توان خروجی در یک نقطه رخ می دهد. این نقطه، نقطه ماکزیمم تـوان (Maximum power point(MPP)) نامیـده می شود و الگوریتم هایی که نقطه کار سیستم را در این نقطه نگه می دارد بـه الگـوریتم هـای ردیـاب نقطـه مـاکزیمم تـوان (Maximum power point tracking(MPPT)) مشهورند. بیشتر این الگوریتم ها با توجه به ایـن واقعیـت کـه مشـتق تـوان نسبت به ولتاژ در MPP صفر است با تغییر مقدار ولتاژ با استفاده از مبدل بوست ، نقطه کار سیستم را در ماکزیمم مقدار خود

نگــه مــی دارنـد . کــه از آن جملــه مــی تــوان بــه الگــوریتم هــای[۱](Perturbation and Observation) P&O ، ) IC [3] (Incremental conductance ، منطـق فـازی [۵] (Fuzzy logic control) و [۴] (Constant voltage) CV ، اشـاره نمود. استفاده از روش کنترل فازی مزایای عمده ای را به همراه دارد که می توان به سرعت بالای پاسخ در شرایط جوی متغیر و کارکرد مطلوب در محیط نویزی اشاره نمود. MPPT با استفاده از کنترل کننده فازی در بسیاری از مقالات ، آمده و بررسـی شده استدراینگونه. مقالات معمولاً ورودی های کنترل کننده فازی به صورت خطا و مشتق خطـا اسـت کـه بـه صـورت زیـر تعزیف می شود:
(۱) ΔP(t)
e(t)

V(t)
(2) Δe(t) e(t) e(t 1)

در این مقاله ورودی های کنترل کننده فازی به صورت تخمین پارامتر های سیستم فتوولتائیک به کنتـرل کننـده فـازی داده شده است. که در آن پارامترهای سیستم به صورت on-line و به کمک الگوریتم RLS تخمین زده می شوند. نتایج شبیه سازی ردیابی مطلوب تر این روش را نسبت به روش های مرسوم نشان می دهد.

۶۰
S =1000 W/m2 50
(W)
40

o 30 re
C 60 w

oP
40 oC 20
25 oC 10

۲۵ ۲۰ ۱۵ ۱۰ ۵ ۰۰
Voltage (V)
(الف)

۶۰
۱۰۰۰ W/m2 T =25oC 50
800 W/m2 (W)
40

۳۰ re
600 W/m2 20 wo
P
10
25 20 15 10 5 00
Voltage (V)

(ب)

شکل((۱ تغییرات نقطه ی ماکزیمم توان سلول خورشیدی با تغییرات (الف) دما و (ب) تابش

۲ـ مشخصه فتوولتائیک

شکل((۲ مدار معادل سلول فتولتائیک را نشان می دهد. همانگونه که مشاهده می شود ایـن مـدار معـادل شـامل منبـع جریان Iph ، دیود و مقاومت های Rs و Rsh است.

شکل((۲ مدار معادل سلول فتولتائیک

بر اساس این مدار معادل می توان روابط مربوط به فتوولتائیک را به صورت زیر نوشت:

Isat

(۳)

V IR V IR q
s 1 s exp sat – I ph I I

R
AKT
sh

(۴)

۱ ۱ GO qE
exp

T AK
Tr

(۵)

۳
T
I sat I

rr
Tr

S
T T I K I I

r SC ph
Sr SC

جایی که Iph جریان تولید شده نوری بر حسب آمپر ، جریان اشباع معکوس ، Irr جریان اشباع معکوس در دمای
Tr ، ISC جریان اتصال کوتاه سلول ، q بار الکترون ، A یک ضریب بدون بعد ، k ثابت بولتزمان ، T دمای محیط بر حسب کلوین ، Tr دمای مرجع سلول ، EGO انرژی باند گپ برای نیمه هادی ، KISC ضـریب دمـایی جریـان اتصـال کوتـاه ، S
میزان شدت نور محیط بر حسب وات بر مترمربع ، Sr مقدار شدت نور مرجع ، Rs مقاومت سـری سـلول بـر حسـب اهـم و
R مقومت موازی سلول است.
sh
با ضرب طرفین رابطه (۳) در ولتاژ خروجی فتوولتائیک رابطه توان بر حسب ولتاژ به دست می آید که ایـن رابطـه غیـر خطی است و با تغییر در وضعیت آب و هوایی تغییر می کند.( شکل(.((۱در شکل((۱ مشاهده می شود که در یک شرایط ثابـت جوی یک نقطه ماکزیمم توان وجود دارد که برای بهره برداری بهینه باید ردیابی شود. و همچنین مشاهده مـی شـود کـه ایـن نقطه ماکزیمم توان در نقطه بخصوصی در هر لحظه رخ می دهد و بنابراین نیاز به مبدل DC/DC است که سطوح مطلوب ولتاژ را مطابق با سیگنال کنترلی ، تنظیم نماید. شکل((۳ یک مبدل بوست را نشان می دهد که می توانـد بـه عنـوان یـک مبـدل DC/DC مناسب به کار رود.

شکل((۳ مبدل بوست

۳ـ کنترل کننده منطق فازی

مجموعه فازی در سال ۱۹۶۵ توسط پروفسور زاده ، به عنوان الگویی برای صورت بندی مفاهیم نادقیق ، معرفی شد. مطابق با تعریف زاده ، میزان عضویت هر عنصر در یک مجموعه فازی توسط یک عدد از بازه [۰ ۱] مشخص می شود که این مقدار همزمان حاوی شواهد و دلایل مبنی بر عضویت و نیز عدم عضویت آن عنصر در مجموعه مورد نظر است. تـئوری فازی ، زبان ریاضی ابهامات و عدم قطعیتها ست. تـئوری ومنطق فازی به ما نشان می دهد که چگونه با قوانین تقریبی وکمیتهای نادقیق استدلال کنیم و نتایج مفید و عملی بگیریم. یک سیستم فازی ، مجموعه ای از اطلا عات ورودی را گرفته و با استفاده از

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 5700 تومان در 8 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد