بخشی از مقاله
چکیده
در مقاله قبلی، به شبیهسازی این سیستم با استفاده از کنترلر تطبیقی فازی پرداخته خواهد شد. کنترلکننده فازی یکی از کنترلرهای مقاوم برای سیستمهای غیرخطی است. در این راستا، از یک کنترلر فازی برای تعیین سیکل وظیفه مبدل بوست استفاده شده و از یک کنترلر فازی دیگر برای تنظیم ضریب مقیاس خروجی استفاده خواهد شد. الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات برای انتخاب بهینه پارامترهای کنترلر بکار برده میشود. نهایتا نتایج کنترلر پیشنهادی و مقایسه روند شبیهسازی در محیط نرمافزار متلب سییمولینک نشان داده میشود.
.1مقدمه
منابع انرژی تجدیدپذیر نقش پر اهمیتی در تولید انرژی الکتریکی ایفا می کنند. منابع تجدیدپذیر متنوعی وجود دارد که برای تولید انرژی الکتریکی،مانندانرژی خورشیدی،انرژی باد،زمین گرمایی وغیره استفاده میشود.انرژی خورشید انتخاب خوبی برای تولید انرژی الکتریکی می باشد،از آنجایی که انرژی خورشید با استفاده از ماژول های فتولتائیک به طور مستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.
این ماژول ها از سلول های سیلیکون ساخته شده اند. وقتی که تعدادی سلول به صورت سری با هم قرار گیرند یک ماژول فتوولتاییک - PV - به دست می آید. نرخ تولید جریان ماژول ها با افزایش مساحت سطح هر سلول مجزا افزایش مییابد، و برعکس. وقتی که ماژول های PV بیشماری به صورت سری و موازی به هم متصل میشوند یک آرایه PV به دست میآید، که برای به دست آوردن توان های بالای خروجی مناسب میباشد.کاربردهای انرژی خورشیدی افزایش یافته است، و نیاز به بهبود مواد و روش های استفاده شده برای مهار این منبع قدرت میباشد. مهمترین عواملی که بر بازدهی عملیات جمع آوری توان تاثیر میگذارد راندمان سلول خورشیدی، شدت تابش منبع و تکنیک های ذخیره سازی میباشد.
راندمان یک سلول خورشیدی با استفاده از موادی که در ساخت خلول خورشیدی استفاده می شود محدود میگردد. بهبود قابل توجهی در عملکرد سلول دشوار میباشد، و بنابراین فرآیند کلی جمع آوری توان را محدود میکند. بنابراین، افزایش شدت تابش دریافت شده از خورشید روش قابل دسترسی برای بهبود عملکرد توان خورشید می باشد. سه دستاورد مهم برای ماکزیمم کردن توان دریافتی در سیستم های خورشیدی وجود دارد.
آنها شامل دنبال کنندههای خورشید، دنبال کننده نقطه بیشینه توان - MPPT - یا هر دو هستند.بنا بر مطالبی که در مقاله قبلی بیان شد، سیستم مدل سلول خورشیدی در فضای شبیه سازی سیمولینک متلب بصورت زیر شکل 1 می باشد. در این شکل، 3 بلوک مشخص شده است؛ بلوک PV panel مدل سلول خورشیدی، Boost controller مبدل افزاینده بوست و FLC MPPT بیانگر کنترلر فازی برای دنبال کردن منحنی حداکثر توان برای سلول خورشیدی میباشد .
شکل - 1 سیستم سلول خورشیدی با حضور کنترلر فازی تطبیقی
با توجه به روابط مدلسازی در فصل دوم، بلوک MATLAB Function در شکل 2 سیستم سلول خورشیدی مدل شده است. این سیستم دارای 3 ورودی ولتاژ، میزان تابش خورشید و دما میباشد. خروجی مددل سلول خورشیدی جریان میباشد که طبق روابط ریاضی فصل دوم در بلوک MATLAB Function محاسبهمیشود.
شکل - 2 مدل سلول خورشیدی در سیمولینک در جدول 1 پارامترهای سلول خورشیدی بیان شده است.
شکل- 3 مبدل بوست برای سلول خورشیدی یک کنترل کننده فازی تطبیقی تنها در صورتی که هر کدام از پارامتر های متغییر - تابع تعلق، قوانین فازی و ضریب مقیاس گذاری -
در حین عمل کنترل تغییر کنند، به صورت تطبیقی عمل خواهد نمود در غیر این صورت مانند یک کنترل کننده متعارف فازی عمل خواهد کرد. بعنوان مثال اگر فرض کنیم در خروجی سیستم فازی یک Scaling factor داشته باشیم برای کنترل تطبیقی این سیستم بلوک دیاگرام شکل 4 پیشنهاد شده است.
شکل -4 ساختار کنترلر فازی تطبیقی همانطور که از شکل هم مشخص میباشد خروجی سیستم که همان تغییرات چرخه کار میباشد از رابطه زیر محاسبه خواهد شد:
که GD همان Scaling factor و α بهره تطبیقی کنترل کننده فازی و خروجی کنترلر فازی اصلی میباشد. قانون فازی این ضریب تطبیقی به صورت زیر میباشد. در شکل 5 و 6 توابع عضویت مریوط به ورودیهای خطا و تغییرات خطای کنترلر فازی مربوط به ضریب مقیاس دهی نشان داده شده است. شکل 7 تابع عضویت مربوط به خروجی کنترلر فازی یعنی GD میباشد.
شکل - 5 تابع عضویت ورودی برای e
شکل 7 تابع عضویت خروجی برای GD
GD بر حسب قوانین فازی بدست میآید. این قوانین بر اساس مشاهدات افراد خبره تعیین میشود. یعنی فرد خبره با اعمال ورودی خطا و تغییرات خطا در رنج های توابع عضویت، خروجی فازی را تصمیم میگیرد که در چه بازهای باشد. کنترلر باید به سمت کاهش خطا برود اما نباید با انجام اینکار، تغییرات خطا زیاد شود زیرا پاسخ مطلوبی نخواهیم داشت. بنابراین بگونهای باید مصالحه بین خطا و تغییرات خطا بوجود آید.
در سیستمهای کنترلی با کاهش خطا میزان فراجهش و تغییرات خطا افزایش میابد که باید خروجی فازی بگونه ای طراحی گردد که هر دو کاهش یابند اما نه به قیمت اصلاح خطا و خراب شدن تغییرات خطا. دومین قسمت در طراحی یک کنترل کننده فازی پایگاه اطلاعات یا قوانین میباشد در این قسمت عکس العمل شخص خبره به صورت قوانین فازی بیان میشود این قوانین ارتباط بین ورودیها و خروجیها را مشخص میکند. بنابراین با توجه به تعداد مجموعههای فازی که در قسمت فازی سازی بیان گردید تعداد قوانین فاری مشخص میشود و با توجه به اینکه تعداد مجموعههای فازی برای توابع عضویت خطا - e - و تغییرات خطا - de - پنج تا در نظر گرفته شده است بنابراین تعداد کل قوانین ساختار بیان شده 25 تا است.
قانونIf e is NB and de is NB then output is ZE;1
قانونIf e is Ns and de is NS then output is ZE;2
قوانین فوق که به صورت گفتاری بیان شدهاند بیان کننده عکسالعمل شخص خبره در حالات مختلف هستند و لازم به توضیح است که قوانین مذکور به صورت تجربی و با روش سعی و خطا بدست آمدهاند.
