Inteligenta Vent-Solarkombinita Sistemo kun Fuzzy-PID-Kontrolo por Plibonigita Bateradministrado kaj MPPT

Resumo

Ci tiu propono priskribas vent-solajon hibridan elektraron surbaze de avanciga regita teknologio, celanta efike kaj ekonomie solvi la energiabesoinojn de malproksimaj areoj kaj specialaj aplikaĵscenaroj. La kerno de la sistemo kuŝas en inteligenta rega sistemo ĉirkaŭ ATmega16 mikroprocesoro. Tiu sistemo faras Maksimuman Punkton de Potenco (MPPT) por ambaŭ vento kaj sola energiaĵo kaj uzas optimigitan algoritmon kombinantan PID kaj neklaran kontrolo por preciza kaj efika ŝarĝado/deŝarĝado administrado de la klava komponento – la baterio. Konsekvence, ĝi signife plibonigas la tutan elektrageneradon efikecon, etendas la bateria vivdaŭron, kaj sekuras elektra provizado fidindeco kaj kostefikeco.

I. Projekta Fono kaj Signifo

1. Energia Konteksto: Globale, tradiciaj fosilaj fontoj estas kreskantaj eskeblitaj, prezenti severajn defiojn al energisukuro kaj daŭriga disvolvo. Vigle disvolvanta kaj utiliganta puraj, renaŭmblaj novaj energifontoj kiel vento kaj sola energio iĝis strategia prioritato por solvi nunajn energian kaj ambientan problemojn.
2. Sisteman Valoro: La vent-sola hibrida sistemo plene profitas la naturan komplementan karakteroj de vento kaj sola energio en termoj de tempo kaj geografio (ekz., forta sunlumo dum la tago, potenciala pli forta vento nokte), superante la intermitencan de ununura fonto generado. Ĝi estas strukture racia, malalta operacikosta sendependan elektraprovido solvon, efektive solvanta la energiaprovizoproblemojn por facilajoj kiel loĝa vivo, komunikada bazstacioj, kaj meteorologia monitorado stacioj en neelektrigita aŭ malforte elektrigita malproksima areoj.
3. Importanco de Klavkomponentoj: La baterio, servanta kiel la sisteman energikonservilon, estas gravaj por sekurigi daŭra elektra provizado al la ŝargo dum periodoj sen vento aŭ sola lumo. Lia kostoj konstituas signifan parton de la tuta elektragenerada sistemo. Do, pliboniganta bateria ŝarĝado efikeco kaj optimiganta sia ŝarĝado/deŝarĝado strategioj por etendi sia servoperiodo estas vitalaj por redukti la sisteman ciklo kostoj kaj altigi operacian fidindeco.

II. Tutmonda Sisteman Desegno

1. Sisteman Kerna Celoj:
• Energia Captado Optimumigo: Faru optimuman kontrolo por maksimuma efikeco sur la elektra generita per la ventturbino kaj fotovoltaikaj paneloj, atinganta Maksimuman Punkton de Potenco (MPPT) por plene utiligi naturajn resursojn.
• Energia Konservilo Sisteman Administrado: Inteligenca administrado de la bateria ŝarĝado kaj deŝarĝado procezo, prevenanta superŝarĝado kaj superdeŝarĝado, efektive protektanta la baterion, kaj signife pliboniganta sia ŝarĝado efikeco kaj servoperiodo.
2. Sisteman Hardvara Arkitekturo:

La sistemo konsistas el tri ĉefaj funkcian modulon, koordinata per centra kontrola CPU formi kompleta inteligenta rega sistemo.

III. Kerna Rega Teknologio: Inteligenca Bateria Administrado

1. Bateria Elektado kaj Bazaj:
• Tipo: Ci tiu solvo elektas manlibera plum-metala baterio, kiuj estas teknologie maturo kaj malalt-kostum, taŭga por malgrand-skala vent-sola hibrida sistemo.
• Funkcioprinicipo: Bateria ŝarĝado kaj deŝarĝado estas esence procezoj de konvertado de elektra energio al kemika energio kaj vice versa. Tamen, pro fenomenoj kiel polusa polarizado, la energikonvercia efikeco ne povas atingi 100%.
2. Rega Defioj kaj Optimigstrategio:
• Mankoj de Tradicia Rego: Klasika PID regmetodoj forte dependas sur akurata matematika modelo de la regata objekto (la baterio). La baterio estas nelineara, tempovaria sistemo kies parametroj (interna rezisto, elektrolita denseco, etc.) ŝanĝiĝas dinamike kun ambienta temperaturo kaj uzostato, faciliĝas malfacile establi akuratan modelon. Ci tio kondukas al defioj en adaptado de tradicia PID parametroj, malbona adaptivumo, kaj suboptimala regoperformanco.
• Adoptita Avanciga Regmetodo: Ci tiu solvo uzas Neclar-PID komposita regstrateĝio, kombinas la avantagojn de ambaŭ:
• Avantago de Neclara Rego: Ne bezonas akuratan matematikan modelon de la regata objekto, povas trakti neakurat informon, montras forta adaptivumo al ŝanĝiĝoj de bateria parametroj, kaj povas inkorpori ekspercan scion.
• Avantago de PID Rego: Povas atingi alta-precizia, nula stabila eraro rego kiam la sisteman devio estas malgranda.
• Regilo Laborfluo: La sistemo kontinue monitoras la diferenco e(t) inter la bateria agorda voltajo kaj sia aktuala voltajo. Kiam la devio e(t) estas granda, neklara rego dominas por rapida respondo. Kiam e(t) malkreskas en certa rango, ĝi glate ŝanĝas al PID rego por fine-rego. Finfine, la eliga signalo u(t) estas adaptita por regi la MOSFET-an ciklan proporcio, atinganta dinamika optimumigo de la ŝarĝado fluo.

IV. Solva Resumo kaj Perspektivoj

• Rega Efikeco: La vent-sola hibrida elektragenerada rega sistemo dezinita en ci tiu solvo sukcese atingas optimuman bateria ŝarĝado/deŝarĝado administrado tra la komplementa inteligenta Neclara-PID regalgoritmo. Ci ne nur efektive protektas la baterion kaj etendigas sia servoperiodo, sed ankaŭ plibonigas la captado efikeco de vento kaj sola energio per MPPT, do plibonigas la komuna efikeco de la tuta elektragenerada sistemo.
• Eksperimenta Verigo: Eksperimentaj rezultoj montras ke la regilo estas korekte kaj fezeble dezinita, operacas sekure kaj fidinde, kaj montras bona dinamika respondo performanco kaj stabila precizeco.
• Aplika Perspektivoj: Ci tiu integrita vent-sola hibrida elektragenerada solvo kun inteligenta bateria administrado teknologio estas speciale taŭga por scenaroj kiel malproksima areoj sen retejo, insuloj, pasturaj areoj, kaj komunikada bazstacioj. Ĝi oferas signifaj ekonomia kaj socia beneficoj kaj havas larĝa aplika perspektivoj.