بخشی از مقاله
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 با 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 لحظه یک ماکزیمم توان در دسترس است. برای کار در این ماکزیمم توان روش پیشنهادی در این مقاله ، استفاده از کنترل کننده فازی 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 کننده فازی به صورت تغییرات توان به 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.
مقدمه
استفاده از سلول های خورشیدی مزیت های عمده ای در پی دارد که از آن جمله می توان به فراوانی و همه جا در دسترس بودنش و نیز نداشتن آلودگی زیست محیطی اشاره نمود. آرایه فتوولتائیک متشکل از تعدادی سلول خورشیدی است که برای افزایش ولتاژ ، جریان ودر نهایت توان خروجی به صورت سری و موازی به یکدیگر متصل شده اند. مشخصه توان-ولتاژ خروجی ، غیر خطی است و با تغییر پرتوافکنی و دمای محیط تغییر می کند. شکل - ٌ - تغییرات توان نسبت به تغییرات پرتو افکنی و دمای محیط را نشان می دهد.
همان گونه که از شکل - ٌ - مشاهده می شود در یک دما و تابش ثابت نور ، ماکزیمم توان خروجی در یک نقطه رخ می دهد. این نقطه، نقطه ماکزیمم توان - - Maximum power point - MPP - نامیده می شود و الگوریتم هایی که نقطه کار سیستم را در این نقطه نگه می دارد به الگوریتم های ردیاب نقطه ماکزیمم توان - Maximum power point tracking - MPPT - - مشهورند. بیشتر این الگوریتم ها با توجه به این واقعیت که مشتق توان نسبت به ولتاژ در MPP صفر است با تغییر مقدار ولتاژ با استفاده از مبدل بوست ، نقطه کار سیستم را در ماکزیمم مقدار خود نگه می دارند . که از آن جمله می توان به الگوریتم های ] - Perturbation and Observation - P&Oٌ[ ، - IC ] - Incremental conductanceَ[ ، منطق فازی - ] - Fuzzy logic controlِ[ و voltage - CV ] - Constantُ[ ، اشاره
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 بررسی شده استدراینگونه. مقالات معمولاً ورودی های کنترل کننده فازی به صورت خطا و مشتق خطا است که به صورت زیر تعزیف می شود: در این مقاله ورودی های کنترل کننده فازی به صورت تخمین پارامتر های سیستم فتوولتائیک به کنترل کننده فازی 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.
جایی که Iph جریان تولید شده نوری بر حسب آمپر ، Isat 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 ضریب دمایی جریان اتصال کوتاه ، S میزان شدت نور محیط بر حسب وات بر مترمربع ، Sr مقدار شدت نور مرجع ، Rs مقاومت سری سلول بر حسب اهم و Rsh مقومت موازی سلول است.
با ضرب طرفین رابطه - َ - در ولتاژ خروجی فتوولتائیک رابطه توان بر حسب ولتاژ به دست می آید که این رابطه غیر خطی است و با تغییر در وضعیت آب و هوایی تغییر می کند. - شکل - ٌ - - .در شکل - ٌ - مشاهده می شود که در یک شرایط ثابت جوی یک نقطه ماکزیمم توان وجود دارد که برای بهره برداری بهینه باید ردیابی شود. و همچنین مشاهده می شود که این 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 - َ - یک مبدل بوست را نشان می دهد که می تواند به عنوان یک مبدل DC/DC مناسب به کار رود.
کنترل کننده منطق فازی
مجموعه فازی در سال 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 [0 1] 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. ت ئوری فازی ، زبان ریاضی ابهامات و عدم قطعیتها ست . تئوری 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 تعدادی قاعده اگر.....آنگاه فازی ،خروجی را حساب می نماید . اگر سیستم تحت کنترل غیر خطی باشد مانند سلول خورشیدی کنترل کننده غیر خطی بهتر جواب می دهد.
