بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله به بررسی یک سیستم متشکل از یک PVA و یک DC موتور به همراه پمپ گریز از مرکز از طریق یک تبدیل کننده DC پرداخته شد. برای کمک به ادغام محاسبات و هوش مصنوعی در زمینه بهره برداری از انرژی با هدف به منظور بهبود عملکرد و بهینه سازی بهرهوری از آرایه فتوولتائیک شده است، که با ساخت آن کار با حداکثر قدرت، و تلاش در توسعه یک سیستم ردیابی زبانی بر اساس منطق فازی ثابت میباشد، حصول اطمینان یکی از ویژگیهای منطق فازی است که به یک دانش اولیه از بهینه سازی در نقطهای از عملیات عملکرد این نقطه نسبت به نقطه عمل مطلوب، تبدیل شده است.
علاوه بر قدرت بهینه ردیابی تنظیم کننده، نیز اجازه میدهد تا بهینه سازی زمان واکنش را کاهش و توان نوسانات در اطراف نقطه مطلوب را متعادل تر کند. نتایج به دست آمده از یک سو و نشان دادن سودمندی این کنترلگر فازی برای بهینه سازی سیستم، از سوی دیگر با شبیه سازی نتایج بسیار رضایت بخش بوده است.
-1 مقدمه
این تبدیل ولتاژ مستقیم به ولتاژ مستقیم دیگر را چاپر یا-DC DC Convertorمی نامند. در بسیاری از کاربردهای صنعتی نیاز به تبدیل یک منبع DC ولتاژ ثابت به یک منبع DC ولتاژ متغییر میباشد. چاپر وسیله ایست که مستقیما DC را به DC تبدیل میکند. چاپر می تواند جهت افزایش یا کاهش پله ای ولتاژ DC بکار گرفته شود. کلید چاپر را می توان با استفاده از BJT , MOSFET , GTOو یا تریستور با کموتاسیون اجباری پیاده سازی کرد.
چاپر:
به دو روش زیر میتوان نسبت خروجی را کنترل کرد: .1 عملکرد فرکانس ثابت - مدلاسیون پهنای پالس - .2 عملکرد فرکانس متغییر - مدولاسیون فرکانس -
چاپر کاهش پله ای با بار مقاومتی:
همانطور که در شکل مشخص است اگر کلید برای مدت زمان مشخصی بسته باشد ولتاژ ورودی دوسر بار می افتد و اگر کلید برای مدت زمان مشخصی قطع بماند ولتاژ دو سر بار صفر خواهد بود.مبدل های dc-dc باید در خروجی خود ولتاژ ثابتی را تحویل دهند حتی اگر بار ولتاژ ورودی و یا هردو تغیر کند .با استفاده از دو پارامتر مهم مد جریان و مد ولتاژ می توان مبدلهای dc-dc pwm را کنترل کرد و مزیت مهم کنترل مد ولتاژ اجرای سخت افزاری ساده و انعطاف پذیری ان می باشد .عموما راه حل های کنترل خطی کنترل خطی متعارف اعمال شده به سیستم الکترونیک قدرت مخصوصا برای مبدل های باک بوست مقاوم تحت شرایط غیر خطی تغیرات پارامتر بار و تغیر ولتاز ورودی را با شکست روبرو می کند .
-2پیشینه پژوهش
اقای مازوز و همکاران در سال [1] 2010 به بررسی یک نقطه بهینه از آرایه PV از طریق باک مبدل DC / DC در یک سیستم پمپاژ خورشیدی توسط منطق فازی پرداختند
روش انها برای تولید یه چرخه سوئیچینگ برای کار با حداکثر توان یک سیستم pv می باشد .اقای ژئوف و همکاران در سال [2]2001 به بررسی ارزیابی یک مبدل mppt برای یک سیستم pv با استفاده از متلب پرداختند .در این تحقیق از یک مدل استفاده شده است که این مدل استفاده شده است به بررسی تغییرات نقطه توان ماکزیمم با دما خواهد پرداخت .
اقای سینگر و همکاران در سال [3]1987 به بررسی حداکثر انتقال قدرت از یک منبع انرژی غیر خطی با بار دلخواه پرداختند .اقای مهدی هوشمند و همکاران نیز در سال [4] 1392 معرفی یک مبدل DC به DC افزاینده با کنترل هوشمند برای کاربردهای فتوولتائیک پرداختند در این تحقیق یک مبدل SEPIC افزاینده با راندمان باﻻ برای کاربردهای فتوولتائیک پیشنهاد شده است.
در مبدل پیشنهادی از مدار کمکی بدون هیچ کلید اضافی استفاده شده است. این مدار کمکی موجب می گردد که کلید تحت شرایط کلید زنی نرم کار می کند. با مدارات اضافه شده، مساله جریان بازیابی معکوس در تمامی دیودهای خروجی آرام شده و این امر باعث کاهش تلفات و به دنبال آن افزایش راندمان مدار می شود. سیستم کنترلی مبتنی بر روش منطق فازی ارائه شده در این مبدل، ردیابی دقیق و سریع نقطه توان بیشینه را به صورت هوشمند، در شرایط مختلف محیطی - تابش و دما - باعث شده و با تنظیم دوره کار مبدل، بیشترین توان را به بار تحویل می دهد. در نهایت، نتایج حاصل از شبیه سازی های تئوری با نتایج حاصل از پیاده سازی مبدل، مقایسه شده تا دلیلی بر عملکرد صحیح مبدل و درستی محاسبات تئوری باشد.
اقای علیرضا اغ اوغلان و همکاران نیز [5] به کنترل ولتاژ خروجی مبدل باک-بوست dc-dc توسط سیستم فازی پراختند در این مقاله کنترل لغزشی فازی به عنوان روش کنترلی برای مبدل باک بوستDC-DC پیشنهاد می شود .
-3شبیه سازی یک اتصال مستقیم - بدون قاعده - :
مرحله راه اندازی شکل موتور مونتاژ بار نیاز به مقدار زیادی از یک جریان دارد. فشارنده نقطه عمل به سمت منطقه اتصال کوتاه از PVA است. که بار در این منطقه از شیب PVA میباشد - نه لزوما در نقطه حداکثر عمل - برای مثال یک عمل بار خورشیدی ضعیف و یا در بار بالا بررسی می شود. در این مورد بار در منطقه اتصال کوتاه و در نتیجه تقریبا ولتاژ صفر خواهد بود، که این امکان را به یک جفت قابل توجهی به درایو بار میدهد. تلاش برای بازگرداندن نقطه عمل به نقطه بهینه برای بهینه سازی اثربخشی سیستم به شدت توصیه می شود. - عملیات در نقطه حداکثر قدرت - .
و به این ترتیب برای اینکه اطمینان حاصل شود درایو بار با تغییر خورشیدی به اندازه کافی باعث جابجایی نقطه بهره برداری در یکی دیگر از مشخصه ها می شود. I = f - V - , که شامل افزایش ولتاژ بار و در نتیجه افزایش سرعت موتور، بطور قابل توجهی تغییر نمی کند.
برای بارهای بالا، جریان کشیده بزرگ است، PVA به سمت منطقه از اتصال کوتاه زمانی که بار کاهش یافته و تماس فعلی نیز کاهش می یابد، که باعث افزایش در ولتاژ خروجی از PVA و در نتیجه افزایش سرعت موتور میشود. تغییر خورشیدی قابل توجه نقطه ظرفیت بهینه در نزدیکی نقطه مرز عمل 1 به یک حاشیه خوب بین این دو نقطه از مشخصه می باشد، که اندکی افزایش در بار موتور باعث افزایش در گسترش بار دامنه از نقاط عملکرد سیستم را نشان میدهد.
توجه داشته باشید که ظرفیت بهینه با خورشید متفاوت است، اما این قدرت همیشه نزدیک به قدرت اسمی موتور است. با در نظر گرفتن اینکه خورشید بیشتر روز بین 60 تا 80 درصد ما می توانیم طیف وسیعی از پارامترهای الکتریکی را مورد بررسی قرار دهیم - توان، جریان، ولتاژ -
شبیه سازی نشان می دهد نیاز به یک ردیابی برای بهره برداری حداکثر .PVA دارد. و در ادامه، این بررسی دقیق از روشها و قوانین ارائه شده استفاده خواهد شد.سیستم PVA بررسی شده در این تحقیق یک سیستم متشکل 20 ماژول که تمام این ماژول ها به صورت سری قرار گرفته اند . مشخصات فنی ماژول ها این گونه است
-4نتایج شبیه سازی:
چند روش برای استفاده ردیابی نقطه بیشینه توان MPPT وجود دارد این روش با بالا رفتن جزیی قدرت ولتاژ که برابر با صفر است. و در داخل بر اساس تکنیک های کنترل فیدبک MPP با استفاده از این واقعیت که ولتاژ MPP به سمت اینکه اندازه ی کافی نزدیک با یک درصد ثابت و مشخص باشد، یک ولتاژ مدار باز از .PVA نیز وجود دارد، روش های پیچیده مانند استفاده از منطق فازی، استفاده از DSP و سلول های عصبی میباشند نیز وجود دارند.
روش های سنتی. این روش اجازه ردیابی نقطه بهینه PVA با تجزیه و تحلیل متفاوت را در قدرت بین دو نقطه از مشخصه را نشان میدهد. I-V یک PVA دو اندازه گیری از قدرت، P1 و .P2 محاسبه اختلاف قدرت .DP
اگر DP مقدار مثبت باشد باعث کاهش جابجایی مجموعه می-شود. اگر DP مقدار منفی باشد، این مرحله باعث افزایش جابجایی می دشود. آزمون های شبیه سازی انجام شده، نتایج به دست آمده، در آمار و ارقام زیر ارائه شده است.
شکل :1 ردیابی گام کوچک.
شکل :2 ردیابی گام بزرگ قدرت عمل در طول ردیابی در مورد گام های کوچک و بزرگ
است. از این ارقام، ما می توانیم برای یک گام بزرگ ردیابی نتیجه گرفت که، زمان پاسخ از سیستم و نوسانات در حالت استاتیک افزایش و در مورد یک گام ردیابی کوچک، زمان پاسخ افزایش می-دهد و نوسانات قدرت در اطراف کاهش می یابند. نقطه بهینه برای بهبود این ردیابی یک مرحله ی تغییر با استفاده از روش کنترل منطق فازی اتخاذ شده است.
روش کنترل فازی: از آنجا که دمای تنها یک اثر کوچک در عملکرد سیستم، و اختلال بیرونی است در این مطالعه بررسی می-شود.
از این مشاهدات یک روش برای ردیابی از ظرفیت بهینه که شامل تفاوت نسبت دورهای در جهت مخالف از علامت DP/di افزایش می یابد. این تنوع ضعیف تر خواهد بود به عنوان نقطه عمل بیشتر خواهد شد نزدیک به نقطه از ظرفیت مطلوب است.
موقعیت یک نقطه بهره برداری با مشخصه - I-P - نسبت به نقطه حداکثر قدرت را با توجه به شیب dP/di در این نقطه داده شده است. این شیب نقطه بهینه و نقطه بهره برداری در سمت چپ یا در سمت راست را از نقطه بهینه قرار گرفته است و دامنه آن را نشان می دهد، که میزان نزدیکی این نقطه به نقطه مطلوب علاوه بر تغییر نسبت دورها حرکت می کند، نقطه بهره برداری در منحنی - I-P - نیز میباشد.
جهت جابجایی نقطه عمل بستگی به نشانه ای از تغییر نسبت چرخهای دارد، و اهمیت این جابجایی ها متناسب با دامنه تغییرات نسبت چرخه ای است. که در نتیجه تغییر نسبت دورها با توجه به شیب dP/di به منظور بازگرداندن نقطه بهره برداری است. و در نقطه بهینه شیب صفر است.
شکل :3 ویژگیهای - I-V - منتقل شده در T = 30_, Es =
60%.
شکل :4 ویژگیهای - P-V - منتقل شده در T = 30_, Es =60%.
این روش یک محاسبه نسبت بین تنوع قدرت و تنوع فعلی است. بلوک دیاگرام تنظیم کننده به شرح زیر است
P توان اندازه گیری در PVA است.
برای متغیرهای ورودی، خطای مشتق شده مربوط به، انتخاب پنج زیر مجموعه ای از اشکال مثلثی است.
با این حال متغیر خروجی، که در نتیجه کسر بین دو مقدار ورودی، در کنترل ما نسبت به چرخه ای است، بین 0,25 و0,5 +، گسترش با هفت زیر مجموعه برای دقت بیشتر دارد - شکل. - 9 منطق SEGENO استفاده شده که '' اگر خطای PM باشد و مشتق شده از NG سپس نسبت دورهای NG است.
برای اندازه گیری شیب dP/di ما باید دو اندازه گیری I و V در زمان نزدیک تر برآورد شود و از آنجایی که ما به دنبال شیب در یک نقطه هستیم. پس از آن، تنظیم کننده تعیین خروجی مربوط به شیب اندازه گیری است، تغییر نسبت دوره ای با تغییر منجر به جابجایی از نقطه عمل می شود.
برای اندازه گیری شیب dP /di ما باید دو اندازه گیری را در یک زمان نزدیک تر برآورد و از آنجایی که ما به دنبال شیب در یک نقطه هستیم. پس از آن، تنظیم کننده تعیین خروجی مربوط به شیب اندازه گیری است، بنابراین تغییر نسبت چرخه ای این تنوع را به ارزش قبلی اضافه شده است. تغییر نسبت دوره ای که منجر به جابجایی از نقطه عمل می شود اندازه گیری از DP/di و تنظیم چرخه به طور مداوم دوباره به منظور بازگرداندن نقطه از عمل به نقطه مطلوب آغاز شده است.
جدول:1 قوانین فازی.
جدول :2 طیف وسیعی از پارامترهای الکتریکی.
ما به دنبال ورودی و خروجی با متغیر ها سطح 5 و 7 از توابع عضویت را تعریف میکنیم. این توابع عضویت استاندارد با فرم متقارن هستند، که دارای عرض برابر و هر تابع با هم تداخل دارند. و با افزایش 50٪ نزدیک ترین توابع، به توزیع این توابع در بیان به طوری که شرایط '' دارای شیب صفر و افزایش در نسبت دوره ای '' تایید شده است. برای اینکه، توابع عضویت: 'Z' 'از ورودی ها و خروجی متغیر باید متمرکز شوند.نتایج حاصل از شبیه سازی این روش فازی نشان میدهد
