Ինտելեկտուալ հոշով-քաղաքային հիբրիդ համակարգ ներկայացնող պարզ-vip կառավարումը բատարիայի կառավարման և MPPT-ի բարձրացման համար

Կոնցեպտ

Այս առաջարկը ներկայացնում է առաջադրված վառելիք-արեւային հիբրիդ էլեկտրաէներգիայի համակարգ, որը հիմնված է առաջադրված կառավարման տեխնոլոգիայի վրա, որպեսզի արդյունավետ և էկոնոմիկ ձևով լուծվեն հեռավոր շրջանների և հատուկ կիրառման դեպքերի էլեկտրաէներգիայի պահանջները: Համակարգի կենտրոնը գտնվում է ինտելեկտային կառավարման համակարգում, որը կենտրոնացած է ATmega16 միկրոպրոցեսորի շուրջ: Այս համակարգը կատարում է վառելիք և արեւային էներգիայի համար Մաքսիմալ Էներգիայի Պոինտի Հետևում (MPPT) և օգտագործում է PID և թույլ կառավարման օպտիմալ ալգորիթմ, որպեսզի ճշգրիտ և արդյունավետ կառավարի հիմնական կոմպոնենտի՝ ակումուլատորի լարման/դանդաղման գործընթացը: Արդյունքում նշանակալիորեն բարձրացնում է ընդհանուր էլեկտրաէներգիայի արդյունավետությունը, երկարացնում է ակումուլատորի աշխատանքային ժամկետը և պարտադիր է էլեկտրաէներգիայի ապահովումը և էկոնոմիկ արդյունավետությունը:

I. Ծրագրի Բանական Հետևանքները և Նշանակությունը

1. Էներգետիկական Հայացք Աշխարհում սովորական ֆոսիլ վառելիքները ավելի շատ դառնում են պահանջվող, ինչը հանդիսանում է էներգետիկ անվտանգության և կայացակարգային զարգացման համար սուր մարտահրավեր: Ակտիվ զարգացնելով և օգտագործելով նախատեսված և վերաստեղծված նոր էներգետիկ աղյուսակներ, ինչպիսիք են վառելիք և արեւային էներգիաները, դարձել է քաղաքական պահանջական հարց, որպեսզի լուծվեն այսօրվա էներգետիկ և միջավայրային հարցերը:
2. Սիստեմի Գործառույթը Վառելիք-արեւային հիբրիդ համակարգը լրիվ օգտագործում է վառելիք և արեւային էներգիայի բնական կոմպլեմենտար հատկությունները ժամանակային և տեղային տեսանկյուններից (օրինակ, օրը համար հզոր արեւային լույս, գիշերը հնարավոր ավելի հզոր վառելիք): Այն գերանցում է միակ աղյուսակի էլեկտրաէներգիայի համար ներկայացված ինտերմիտենցիայի խնդիրը: Այն կառուցված է ռացիոնալ կառուցվածքով, ցածր աշխատանքային ծախսերով անկախ էլեկտրաէներգիայի ապահովման լուծում է, որը արդյունավետորեն լուծում է անէլեկտրաէներգետիկ կամ թույլ էլեկտրաէներգետիկ հեռավոր շրջաններում գտնվող համալին կայացակարգների, հաղորդակցության հիմնադիրների և մետեորոլոգական դիմացային կայացակարգների էլեկտրաէներգիայի ապահովման խնդիրները:
3. Կորի Կոմպոնենտների Մեծագույն Երկարությունը Ակումուլատորը, որը գործում է համակարգի էներգիայի պահպանման միավորով, կարևոր է համար ապահովել անընդհատ էլեկտրաէներգիայի ապահովումը բեռնին այն ժամանակներին, երբ չկա վառելիք կամ արեւային լույս: Այն կազմում է ամբողջ էլեկտրաէներգիայի համակարգի կարևոր մասը: Այսպիսով, ակումուլատորի լարման արդյունավետության բարձրացումը և նրա լարման/դանդաղման ստրատեգիաների օպտիմալացումը կարևոր են համակարգի կյանքի ցիկլի ծախսերի կրճատման և գործանալու հավաստացության բարձրացման համար:

II. Ընդհանուր Սիստեմի Դիզայնը

1. Սիստեմի Կորի Հedefները
   • Էներգիայի Զարգացման Օպտիմալացումը Անցնել օպտիմալ կառավարում վառելիք տուրբինայի և ֆոտովոլտային պանելների կողմից ստեղծված էլեկտրաէներգիայի համար, հասնելով Մաքսիմալ Էներգիայի Պոինտի Հետևումը (MPPT), որպեսզի լրիվ օգտագործվեն բնական ռեսուրսները:
   • Էներգիայի Պահպանման Սիստեմի ẢNերկայացումը Ինտելեկտային կառավարել ակումուլատորի լարման և դանդաղման գործընթացը, անհանգիստությունը անցնելով ավելի լարում և ավելի դանդաղ դանդաղում, արդյունավետորեն պաշտպանելով ակումուլատորը և նշանակալիորեն բարձրացնելով նրա լարման արդյունավետությունը և աշխատանքային ժամկետը:
2. Սիստեմի Հարդարանալի Արქիտեկտուրան

Սիստեմը բաղկացած է երեք հիմնական ֆունկցիոնալ մոդուլներից, որոնք կոորդինացվում են կենտրոնական կառավարման CPU-ի կողմից կազմելով լրիվ ինտելեկտային կառավարման համակարգ:

III. Կորի Կառավարման Տեխնոլոգիան. Ինտելեկտային Ակումուլատորի ẢNերկայացումը

1. Ակումուլատորի Ընտրությունը և Հիմնականները
   • Տեսակը Այս լուծումը ընտրում է արդարացման անպահանջող ակումուլատորներ, որոնք տեխնոլոգորապես կառավարված են և ցածր արժենական են, համապատասխան փոքր մասշտաբի վառելիք-արեւային հիբրիդ համակարգերի համար:
   • Աշխատանքի プリンцип バッテリーの充放电本质上是电能与化学能之间的转换过程。然而，由于极化现象等原因，能量转换效率无法达到100%。
2. 控制挑战和优化策略
   • 传统控制的缺点 经典PID控制方法严重依赖被控对象（电池）的精确数学模型。电池是一个非线性、时变系统，其参数（内阻、电解液密度等）会随着环境温度和使用状态动态变化，难以建立精确模型。这导致了传统PID参数调整困难、适应性差以及控制性能不佳等问题。
   • 采用的先进控制方法 本方案采用了模糊-PID复合控制策略，结合了两者的优点：
     • 模糊控制的优点 不需要被控对象的精确数学模型，可以处理不精确的输入信息，对电池参数变化具有很强的适应性，并且可以融入专家知识。
     • PID控制的优点 在系统偏差较小时，可以实现高精度、零稳态误差控制。
   • 控制器工作流程 系统持续监测电池设定电压与其实际电压之间的差值e(t)。当偏差e(t)较大时，以模糊控制为主，快速响应；当e(t)减小到一定范围内时，平滑切换到PID控制进行微调。最终，通过调整输出信号u(t)来控制MOSFET的占空比，实现充电电流的动态优化。

IV. 解决方案总结与展望

• 控制效果 本解决方案设计的风光互补发电控制系统通过智能模糊-PID复合控制算法成功实现了电池的最佳充放电管理。这不仅有效保护了电池并延长了其使用寿命，还通过MPPT提高了风能和太阳能的捕获效率，从而提升了整个发电系统的综合效率。
• 实验验证 实验结果表明，该控制器设计正确可行，运行安全可靠，表现出良好的动态响应性能和稳态精度。
• 应用前景 该集成智能电池管理技术的风光互补发电解决方案特别适用于无电网覆盖的偏远地区、岛屿、牧场及通信基站等场景，具有显著的经济和社会效益，应用前景广阔。