একটি বুদ্ধিমান বাতাস-সূর্য হাইব্রিড সিস্টেম ফাজি-পিআইডি নিয়ন্ত্রণ সহ উন্নত ব্যাটারি পরিচালনা এবং এমপিপিটির জন্য

সারাংশ​

এই প্রস্তাবটি উন্নত নিয়ন্ত্রণ প্রযুক্তি ভিত্তিক একটি বাতাস-সৌর হাইব্রিড বিদ্যুৎ উৎপাদন ব্যবস্থা উপস্থাপন করে, যার লক্ষ্য হল দূরবর্তী অঞ্চলগুলি এবং বিশেষ প্রয়োগ পরিস্থিতিতে বিদ্যুৎ প্রয়োজনের জন্য দক্ষ এবং অর্থনৈতিকভাবে সমাধান প্রদান করা। ব্যবস্থাটির মূল অংশ হল ATmega16 মাইক্রোপ্রসেসর কেন্দ্রিক একটি বুদ্ধিমান নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা। এই ব্যবস্থাটি বাতাস এবং সৌর শক্তি উভয়ের জন্য সর্বোচ্চ শক্তি বিন্দু ট্র্যাকিং (MPPT) সম্পন্ন করে এবং PID এবং ফাজি নিয়ন্ত্রণ সংযুক্ত একটি অপটিমাইজড অ্যালগরিদম ব্যবহার করে গুরুত্বপূর্ণ উপাদান - ব্যাটারির জন্য সুনিশ্চিত এবং দক্ষ চার্জিং/ডিচার্জিং ব্যবস্থাপনা করে। ফলে এটি সমগ্র বিদ্যুৎ উৎপাদন দক্ষতা বেশি করে, ব্যাটারির জীবনকাল বাড়ায় এবং বিদ্যুৎ সরবরাহের নির্ভরযোগ্যতা ও খরচের দক্ষতা নিশ্চিত করে।

​আই. প্রকল্পের পটভূমি এবং গুরুত্ব​

1. ​শক্তির প্রসঙ্গ:​​ বিশ্বব্যাপী, ঐতিহ্যগত জৈব জ্বালানি ক্রমশ দুর্লভ হয়ে পড়ছে, যা শক্তি নিরাপত্তা এবং টিকে থাকা উন্নয়নের জন্য গুরুতর চ্যালেঞ্জ তৈরি করছে। বাতাস এবং সৌর শক্তি মতো পরিষ্কার, পুনরুৎপাদিত নতুন শক্তি উৎসগুলির উন্নয়ন এবং ব্যবহার বর্তমান শক্তি এবং পরিবেশগত সমস্যার সমাধানের জন্য একটি কৌশলগত প্রাধান্য হয়ে উঠেছে।
2. ​ব্যবস্থার মূল্য:​​ বাতাস-সৌর হাইব্রিড ব্যবস্থাটি বাতাস এবং সৌর শক্তির স্বাভাবিক পরস্পর সম্পূরক বৈশিষ্ট্যগুলি সময় এবং ভৌগোলিক দিক থেকে (উদাহরণস্বরূপ, দিনের সময় শক্তিশালী আলো, রাতের সময় শক্তিশালী বাতাস) সম্পূর্ণ ব্যবহার করে, একক উৎস বিদ্যুৎ উৎপাদনের বিচ্ছিন্নতা অতিক্রম করে। এটি একটি গঠনগতভাবে যুক্তিসঙ্গত, কম পরিচালনা খরচের স্বাধীন বিদ্যুৎ সরবরাহ সমাধান, যা অবিদ্যুতায়িত বা দুর্বল বিদ্যুতায়িত দূরবর্তী অঞ্চলগুলিতে বাসস্থান, যোগাযোগ বেস স্টেশন এবং আবহাওয়া পর্যবেক্ষণ স্টেশন মতো সুবিধাগুলির জন্য শক্তি সরবরাহের সমস্যাগুলি সমাধান করে।
3. ​কোর উপাদানগুলির গুরুত্ব:​​ ব্যাটারি, যা ব্যবস্থার শক্তি সঞ্চয় ইউনিট হিসাবে কাজ করে, বাতাস বা সূর্যালোক ছাড়া সময়ে লোডের জন্য সুনিশ্চিত বিদ্যুৎ সরবরাহ নিশ্চিত করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ। এর খরচ সম্পূর্ণ বিদ্যুৎ উৎপাদন ব্যবস্থার একটি বড় অংশ গঠন করে। তাই, ব্যাটারি চার্জিং দক্ষতা বাড়ানো এবং তার চার্জিং/ডিচার্জিং রणনীতি অপটিমাইজ করে এর পরিষেবা জীবন বাড়ানো ব্যবস্থার জীবনচক্র খরচ কমানো এবং পরিচালনা নির্ভরযোগ্যতা বাড়ানোর জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

​আইআই. সম্পূর্ণ ব্যবস্থার ডিজাইন​

1. ​ব্যবস্থার মূল লক্ষ্য:​​
• ​শক্তি সংগ্রহের অপটিমাইজেশন:​​ বাতাস টারবাইন এবং ফটোভোলটাইক প্যানেল দ্বারা উৎপাদিত বিদ্যুতের জন্য সর্বোচ্চ দক্ষতার জন্য সর্বোত্তম নিয়ন্ত্রণ সম্পন্ন করা, সর্বোচ্চ শক্তি বিন্দু ট্র্যাকিং (MPPT) অর্জন করে স্বাভাবিক সম্পদগুলি সম্পূর্ণরূপে ব্যবহার করা।
• ​শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থার ব্যবস্থাপনা:​​ ব্যাটারির চার্জিং এবং ডিচার্জিং প্রক্রিয়া বুদ্ধিমানভাবে ব্যবস্থাপনা করা, অতিরিক্ত চার্জিং এবং ডিচার্জিং প্রতিরোধ করা, ব্যাটারি সুরক্ষিত করা এবং তার চার্জিং দক্ষতা এবং পরিষেবা জীবন বেশি করা।
2. ​ব্যবস্থার হার্ডওয়্যার আর্কিটেকচার:​​

ব্যবস্থাটি তিনটি প্রধান ফাংশনাল মডিউল নিয়ে গঠিত, যা একটি কেন্দ্রীয় নিয়ন্ত্রণ CPU দ্বারা সমন্বিত হয়ে একটি সম্পূর্ণ বুদ্ধিমান নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা গঠন করে।

​আইআইআই. মূল নিয়ন্ত্রণ প্রযুক্তি: বুদ্ধিমান ব্যাটারি ব্যবস্থাপনা​

1. ​ব্যাটারির নির্বাচন এবং বেসিকস:​​
• ​ধরণ:​​ এই সমাধানটি রক্ষণাবেক্ষণ মুক্ত লিড-অ্যাসিড ব্যাটারি নির্বাচন করে, যা প্রযুক্তিগতভাবে পরিপক্ক এবং কম খরচের, যা ছোট স্কেলের বাতাস-সৌর হাইব্রিড ব্যবস্থার জন্য উপযুক্ত।
• ​কাজের নীতি:​​ ব্যাটারির চার্জিং এবং ডিচার্জিং মূলত বৈদ্যুতিক শক্তি থেকে রাসায়নিক শক্তি এবং তার বিপরীত রূপান্তরের প্রক্রিয়া। তবে, ইলেকট্রোড পোলারাইজেশন মতো ঘটনার কারণে, শক্তি রূপান্তরের দক্ষতা 100% পৌঁছাতে পারে না।
2. ​নিয়ন্ত্রণের চ্যালেঞ্জ এবং অপটিমাইজেশন রণনীতি:​​
• ​প্রাচীন নিয়ন্ত্রণের অসুবিধা:​​ ক্লাসিক PID নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতিগুলি নিয়ন্ত্রিত বস্তু (ব্যাটারি) এর সঠিক গাণিতিক মডেলের উপর বেশি নির্ভর করে। ব্যাটারি একটি অ-রৈখিক, সময়-পরিবর্তনশীল ব্যবস্থা, যার প্যারামিটার (অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ, ইলেকট্রোলাইট ঘনত্ব ইত্যাদি) পরিবেশগত তাপমাত্রা এবং ব্যবহারের অবস্থার সাথে পরিবর্তনশীল, যা একটি সঠিক মডেল গঠন করা কঠিন করে তোলে। এটি প্রাচীন PID প্যারামিটার টিউনিং, দুর্বল অ্যাডাপ্টেবিলিটি এবং খারাপ নিয়ন্ত্রণ পারফরম্যান্সের চ্যালেঞ্জ তৈরি করে।
• ​অপ্টিড উন্নত নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতি:​​ এই সমাধানটি Fuzzy-PID কম্পোজিট নিয়ন্ত্রণ রণনীতি ব্যবহার করে, যা উভয়ের সুবিধাগুলি সম্পর্কিত:
• ​ফাজি নিয়ন্ত্রণের সুবিধা:​​ নিয়ন্ত্রিত বস্তুর সঠিক গাণিতিক মডেলের প্রয়োজন নেই, অস্পষ্ট ইনপুট তথ্য পরিচালনা করতে পারে, ব্যাটারি প্যারামিটারের পরিবর্তনের প্রতি শক্তিশালী অ্যাডাপ্টেবিলিটি এবং বিশেষজ্ঞ জ্ঞান অন্তর্ভুক্ত করতে পারে।
• ​PID নিয়ন্ত্রণের সুবিধা:​​ যখন ব্যবস্থার বিচ্যুতি ছোট, তখন উচ্চ-প্রেসিশন, শূন্য স্থির অবস্থার ত্রুটি নিয়ন্ত্রণ অর্জন করতে পারে।
• ​নিয়ন্ত্রকের কাজের প্রক্রিয়া:​​ ব্যবস্থাটি ব্যাটারির সেট ভোল্টেজ এবং তার প্রকৃত ভোল্টেজের মধ্যে পার্থক্য e(t) অবিরত পর্যবেক্ষণ করে। যখন বিচ্যুতি e(t) বড়, তখন ফাজি নিয়ন্ত্রণ দ্রুত প্রতিক্রিয়ার জন্য প্রভাবশালী হয়। যখন e(t) নির্দিষ্ট পরিসরে হ্রাস পায়, তখন এটি প্রস্থান করে PID নিয়ন্ত্রণের জন্য সূক্ষ্ম টিউনিং করে। শেষ পর্যন্ত, আউটপুট সিগন্যাল u(t) নিয়ন্ত্রণ করে পাওয়ার MOSFET-এর ডিউটি সাইকেল, চার্জিং কারেন্টের গতিশীল অপটিমাইজেশন অর্জন করে।

​আইভি. সমাধানের সারাংশ এবং প্রস্পেক্ট​

• ​নিয়ন্ত্রণের কার্যকারিতা:​​ এই সমাধানে ডিজাইন করা বাতাস-সৌর হাইব্রিড বিদ্যুৎ উৎপাদন নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থাটি সমন্বিত বুদ্ধিমান Fuzzy-PID নিয়ন্ত্রণ অ্যালগরিদমের মাধ্যমে ব্যাটারির চার্জিং/ডিচার্জিং ব্যবস্থাপনার জন্য সফলভাবে সর্বোত্তম সম্পন্ন করে। এটি শুধুমাত্র ব্যাটারি সুরক্ষিত করে এবং তার পরিষেবা জীবন বাড়ায় না, বরং MPPT মাধ্যমে বাতাস এবং সৌর শক্তির সংগ্রহ দক্ষতা বাড়ায়, যার ফলে সম্পূর্ণ বিদ্যুৎ উৎপাদন ব্যবস্থার সম্পূর্ণ দক্ষতা বাড়ে।
• ​পরীক্ষামূলক যাচাই:​​ পরীক্ষামূলক ফলাফল দেখায় যে, নিয়ন্ত্রকটি সঠিক এবং সম্ভব ডিজাইন করা, নিরাপদ এবং নির্ভরযোগ্যভাবে পরিচালিত হয় এবং উত্তম গতিশীল প্রতিক্রিয়া পারফরম্যান্স এবং স্থির অবস্থার সঠিকতা প্রদর্শন করে।
• ​প্রয়োগের প্রস্পেক্ট:​​ এই সমন্বিত বাতাস-সৌর হাইব্রিড বিদ্যুৎ উৎপাদন সমাধানটি বুদ্ধিমান ব্যাটারি ব্যবস্থাপনা প্রযুক্তির সাথে গ্রিড কভারেজ ছাড়া দূরবর্তী অঞ্চল, দ্বীপ, চারাগাছ, এবং যোগাযোগ বেস স্টেশন মতো পরিস্থিতিতে বিশেষভাবে উপযুক্ত। এটি উল্লেখযোগ্য অর্থনৈতিক এবং সামাজিক উপকার প্রদান করে এবং বিস্তৃত প্রয়োগের প্রস্পেক্ট রয়েছে।