İntellektual Rüzgar-Güneş Hibrit Sistemi Fuzzy-PID Kontrolü ile İyileştirilmiş Batarya Yönetimi ve MPPT

Xülası​

Bu təklif, qabaqcıl idarəetmə texnologiyası əsasında rüzgar-şəmis hibrit enerji nəqli sistemini təqdim edir və məqsədi uzaq sahələr və xüsusi tətbiq sahələrində enerji ehtiyacını effektiv və iqtisadi olaraq həll etməkdir. Sistemin asılığı, ATmega16 mikroprosessoruna əsaslanan intellektual idarəetmə sisteminə aidir. Bu sistem, hemçinin rüzgar və şəmis enerjisi üçün Maksimum Güc Nöqtəsinin (MPPT) izlənilməsini yerinə yetirir və pillin əsas komponenti olan dəqiqlik və effektivlik ilə şarj/dişarı şarj idarəetməsi üçün optimallaşdırılmış PID və fuzzy idarəetmə alqoritmlərinin birləşməsini tətbiq edir. Bunun nəticəsində, ümumi enerji nəqli effektivliyi, pillağın ömrü və enerji təminatının nəzikliyi və iqtisadiyyəti ciddi dərəcədə artırılır.

​I. Layihənin Fəaliyyət Sahəsi və Dəyərliliyi​

1. ​Enerji Mühit:​​ Qlobal olaraq, gədər neft növü artıq tükənir, bu da enerji təhlükəsizliyinə və müsbət inkişafın sürdürülməsinə ciddi çətinliklər yaradır. Rüzgar və şəmis enerjisi kimi təmiz, yenidən istifadə edilə bilən yeni enerji mənbələrinin aktiv inkişafı və istifadəsi, cari enerji və mühit problemlərini həll etmək üçün strateji önceliklər halına gəlməkdədir.
2. ​Sistem Dəyəri:​​ Rüzgar-şəmis hibrit sistemi, rüzgar və şəmis enerjisinin zaman və mekan mənbələri (gündüz qüvvətli işıqlar, gecə qüvvətli rüzgarlar) arasında mövcud olan tabii tamamlayıcı xüsusiyyətlərdən faydalanan bir sistemdir. Bu, tək mənbəli enerji nəqliyinin ara-aralığınlığını aşır və strukturla nəzik, aşağı xərclərli müstəqil enerji təminatı həllinə çevrilir. Bu, elektrifikasiya olunmuş və ya zəif elektrifikasiya olunan uzaq sahələrdəki mənzillər, kommunikasiya baz stansiyaları və meteoroloji nəzarət stansiyaları kimi obyektlərin enerji təminatı problemlərini effektiv şəkildə həll edir.
3. ​Əsas Komponentlərin Önəmi:​​ Pill, sistem enerji saxlama vahidi kimi xidmət edir və rüzgar və ya şəmis yoxdur anlarda yükə davamlı enerji təmin etmək üçün vacibdir. Onun qiyməti, tamamı ilə enerji nəqli sisteminin böyük hissəsidir. Buna görə, pillin şarj effektivliyini artırmaq və onun şarj/dişarı şarj strategiyalarını optimallaşdırmaq, pillin ömrünü uzadır və bu, sistemin dövrünə düşən xərclərini azaltmaq və operativ nəzakətlilikləri artırmaq üçün vacibdir.

​II. Ümumi Sistem Dizaynı​

1. ​Sistem Əsas Məqsədləri:​​
• ​Enerji Yığılmasının Optimallaşdırılması:​​ Rüzgar turbinası və fotovoltaik panel tərəfindən yaratılan elektrik enerjisi üzərində maksimum effektivlik üçün optimal idarəetməni yerinə yetirin, Maksimum Güc Nöqtəsinin (MPPT) izlənilməsi vasitəsilə təbii mənbələrin tam istifadəsini təmin edin.
• ​Enerji Saxlama Sisteminin İdarə Edilməsi:​​ Pillin şarj və disarı şarj prosesini aqilli idarə edin, pillin aşırı şarjlanmasını və aşırı boşalmasını önleyin, pilli effektiv şəkildə himayə edin və pillin şarj effektivliyini və ömrünü ciddi dərəcədə artırın.
2. ​Sistem Aparat Mimarisi:​​

Sistem, mərkzi idarəetmə CPU tərəfindən idarə edilən üç əsas funksional moduldur və bu, tam bir intellektual idarəetmə sistemini yaratır.

​III. Əsas İdarəetmə Texnologiyası: Aqilli Pill İdarəetməsi​

1. ​Pill Seçimi və Əsaslar:​​
• ​Növ:​​ Bu həll, texnologiya nəzəriyyəsi açıdan bacarıqlı və aşağı xərclərli, kiçik ölçülü rüzgar-şəmis hibrit sistemləri üçün uyğun olan qorumadan azad plumbum-asid pillərini seçir.
• ​İş Prinsipi:​​ Pillin şarj və disarı şarjı, elektrik enerjisini kimyəvi enerjiyə və vice versa çevirən bir prosesdir. Amma, elektrod polaryzası kimi olaylar səbəbindən, enerji çeviriminin effektivliyi 100% çatmayacaq.
2. ​İdarəetmə Çətinlikləri və Optimallaşdırma Strategiyası:​​
• ​Klasik İdarəetmənin Zərbələri:​​ Klasik PID idarəetmə metodları, idarəedilən obyektin (pill) dəqiq riyazi modelinə ağır asanlıq edir. Pill, daxili direktsiya, elektrolit çəkisi və s. kimi daim dəyişən parametrləri ilə daim dəyişən, doğrusal olmayan, vaxtla dəyişən bir sistemdir, bu da dəqiq modelin qurulmasını çətinləşdirir. Bu, geleneksel PID parametrlərinin ayarlanmasına, adaptivliyin zayıflığına və idarəetmə performansının optimal olmamasına səbəb olur.
• ​Tətbiq Edilən İleri İdarəetmə Metodu:​​ Bu həll, hər ikisinin üstünlüklərini birləşdirən Fuzzy-PID birləşmə idarəetmə strategiyasını tətbiq edir:
• ​Fuzzy İdarəetmənin Avantajı:​​ Idarəedilən obyektin dəqiq riyazi modelinə ehtiyacı yoxdur, dəqiqlik yox olan giriş məlumatlarını idarə edə bilər, pillin parametrlərinin dəyişməsinə nisbətən güclü adaptivliyə malikdir və ekspert bilgilərini daxil edə bilər.
• ​PID İdarəetmənin Avantajı:​​ Sistemin sapması kiçik olduğunda, yüksək dəqiqlik, sıfır durağan həddə hər hansı bir səhvə malik idarəetməni təmin edə bilər.
• ​İdarəçinin İş Prosesi:​​ Sistem, pillin təyin edilən voltajı və faktiki voltajı arasındakı fərq e(t)-ni davamlı izləyir. Sapma e(t) böyük olduqda, tez cavab vermək üçün fuzzy idarəetmə hakimdir. E(t) belə bir aralığa girəndə, inkişaf etmək üçün yumuşaq şəkildə PID idarəetməyə keçir. Son nəticədə, çıxış siqnalı u(t) dəyişdirilərək, MOSFET-in dolğunluğunun dəyişdirilməsi, şarj akımının dinamik optimallaşdırılmasını təmin edir.

​IV. Həll Özəti və Perspektivlər​

• ​İdarəetmənin Effektivliyi:​​ Bu həlldə dizayn edilmiş rüzgar-şəmis hibrit enerji nəqli idarəetmə sistemi, pillin şarj/dişarı şarj idarəetməsini optimallaşdırmada intellektual Fuzzy-PID idarəetmə alqoritmi vasitəsilə uğurlu olur. Bu, pilli effektiv şəkildə himayə edir, pillin ömrünü uzadır, MPPT vasitəsilə rüzgar və şəmis enerjisinin yığılma effektivliyini artırır və bu, tamamı ilə enerji nəqli sisteminin ümumi effektivliyini artırır.
• ​Təcrübələr Təsdiqləyir:​​ Təcrübə nəticələri göstərir ki, idarəçi düzgün və praktik olaraq dizayn edilmiş, təhlükəsiz və nəzik şəkildə işləyir və yaxşı dinamik cavab performansı və durağan dəqiqlik göstərir.
• ​Tətbiq Prospektləri:​​ Bu, aqilli pill idarəetmə texnologiyası ilə inteqrasiya edilmiş rüzgar-şəmis hibrit enerji nəqli həlli, şəbəkə qaplaması olmayan uzaq sahələr, adalar, pastıqlar və kommunikasiya baz stansiyaları kimi mühitlər üçün xüsusi yaxşıdır. Bu, ciddi iqtisadi və sosial faydalar təqdim edir və geniş tətbiq perspektivlərinə malikdir.