Ақылды жұлдыз-күн арнайы жүйесі Fuzzy-PID басқарумен, жөнделтіп қойғыштың орнына қолданылатын MPPT-ге қолдау береді

Аннотация​

Бұл ұсыныс жаңаулықты басқару технологиясына негізделген шамал-күн энергиясының комбиндегі жүйесін ұсынады, ол алыстағы аймақтарда және өзгеше қолданыс сценарияларында электр энергиясы талаптарын үздік және экономикалық түрде қанағаттандыруға бағытталған. Жүйенің негізі ATmega16 микропроцессорына негізделген интеллектуалды басқару жүйесі болып табылады. Бұл жүйе шамал және күн энергиясы үшін максималды энергия нүктесін трекинг ету (MPPT) жүргізеді және батарейаның тез қозғалыс/шарждау менеджменті үшін PID және нечетті басқару алгоритмдерін комбиндегі қолданады. Сонымен, бұл жүйе барлық энергия өндіру үздігін өттік арттырады, батарея өмір мезгілін ұзартады және энергия қамтамасыз ету турағылығын және қонаулығын қамтамасыз етеді.

​I. Проекттің Фону және Маңызы​

1. ​Энергетикалық Контекст:​​ Дүние жүзінде қалыптасқан традициялық қосмос түбектері өте азайып, энергетикалық қауіпсіздікке және устойчивое развитие туралы қатты деректерге әкеледі. Шамал және күн энергиясы сыны таза, жаңартылатын энергия ресурстарын дамыту және пайдалану қазіргі энергетикалық және экологиялық маселелерді шешудің стратегиялық маңызды приоритеттеріне айналған.
2. ​Жүйенің Маңызы:​​ Шамал-күн комбиндегі жүйе шамал және күн энергиясының уақытта және географиялық аспекттерде табигатты комплементарлық қасиеттерін (мысалы, күн сайын күн жарығы күшті, кешке қарай шамал күшті) толығымен қолданады, бір басқан энергия қызметкерлерінің интермитенттігін жеңеді. Бұл - құрылымы ұқсас, өсімшік қызмет көрсету құны төмен және өзара басқарылатын энергия қамтамасыз ету шешімі, электрленген немесе әлсіз электрленген алыстағы аймақтарда жай өмір салтанаты, хабарлау базалары, метеорологиялық бақылау станциялары сияқты объекттерге энергия қамтамасыз ету маселесін әсерлі түрде шешеді.
3. ​Негізгі Компоненттердің Маңызы:​​ Батарея, системаның энергия сақтау модулі ретінде қызмет етеді, ол шамал немесе күн жарығы жоқ кезде жүкке үнемі энергия қамтамасыз ету үшін маңызды. Оның қызмет көрсету құны барлық энергия өндіру жүйесінің өте зияты бөлігін құрайды. Сондықтан, батареяның қозғалыс үздігін жақсарту және оның зарядка/разрядка стратегияларын оптимизациялау, өмір мезгілін ұзарту, жүйенің өмір циклінде қызмет көрсету құнын азайту және қызмет көрсету турағылығын жақсарту үшін маңызды.

​II. Жалпы Жүйе Дизайні​

1. ​Жүйенің Негізгі Максаттары:​​
• ​Энергия Табу Оптимизациясы:​​ Шамал және фотогальваникалық панельдерден өндірілетін электр энергиясы үшін үздік басқару жүргізіп, максималды энергия нүктесін трекинг ету (MPPT) арқылы табигатты ресурстарды толығымен қолдану.
• ​Энергия Сақтау Системасын Басқару:​​ Батареяның қозғалыс/шарждау процессін интеллектуалды түрде басқару, қозғалыстан аспаны қолдану мен разрядка аспанын талау, батареяны өте қауіпсіздету, оның қозғалыс үздігін өттік арттыру және өмір мезгілін ұзарту.
2. ​Жүйенің Аппараттық Архитектурасы:​​

Жүйе үш негізгі функционалдық модульден тұратын, олардың ортасындағы басқару CPU-сінің координациясымен толық интеллектуалды басқару жүйесін құрайды.

​III. Негізгі Басқару Технологиясы: Интеллектуалды Батарея Басқаруы​

1. ​Батареяны Тандау және Негіздері:​​
• ​Түрі:​​ Бұл шешім техникалық қауіпсіздікке және төмен қызмет көрсету құнына ие батареяларды тандайды, олар кішкентай шамал-күн комбиндегі жүйелер үшін қолайлы.
• ​Иштеу Принципі:​​ Батареяның қозғалыс/разрядка процесі электр энергиясын химиялық энергияға және керісінше қолдану процесі болып табылады. Бірақ, электрод поляризациясы сияқты құбылыстар үшін энергия қолдану үздігі 100% деңгейіне жетпейді.
2. ​Басқару Қиыншылықтары және Оптимизациялық Стратегия:​​
• ​Классикалық Басқару Ескертулары:​​ Классикалық PID басқару әдістері әдетте басқарылу объектінің (батарея) так математикалық модельіне негізделеді. Батарея - ұзарып өту параметрлері (иіші бет, электролит тығыздығы және т.б.) температуралық және қолдану жағдайларына қарай өзгеретін, линиялық емес, уақытқа қарай өзгеретін система, оның үшін так модель құрастыру қиын. Бұл классикалық PID параметрлерін настройкалау, адаптивтілік және басқару үздігін қиын айналдырады.
• ​Қолданылған Жаңаулық Басқару Әдісі:​​ Бұл шешім Fuzzy-PID композит басқару стратегиясын қолданады, екеуінің әрекеттерін біріктіреді:
• ​Fuzzy Басқару Адамы:​​ Басқарылу объектінің так математикалық модельіне тәуелсіз, неточное входная информациялауға қолданылады, батарея параметрлеріне өзгерістерге өте адаптивті, эксперттік білімді қолдануға қабілетті.
• ​PID Басқару Адамы:​​ Системаның ауытқуы кішкентай болғанда, өте дәл, стационарлық қате жоқ басқару қолданылады.
• ​Контроллердің Иштеу Принципі:​​ Система батареяның белгіленген напряжениесы мен оның реалды напряжениесы арасындағы айырмашылық e(t)-н үзіліссіз басқарады. e(t) үлкен болғанда, fuzzy басқару басты қатысады, тез жауап беру үшін. e(t) қандай да бір аралыққа түсіп, PID басқаруға плавно перейдет, өзара түсіру үшін. Нәтижесінде, шығыс сигналы u(t) өзгеріп, MOSFET-тің duty cycle-ын басқару, қозғалыс ағымын динамикалық оптимизациялау үшін қолданылады.

​IV. Шешімнің Жалпыласуы және Проспекті​

• ​Басқару Эффективтілігі:​​ Бұл шешімде құрылған шамал-күн комбиндегі энергия өндіру басқару жүйесі интеллектуалды Fuzzy-PID басқару алгоритмінің қолдануы арқылы батареяның қозғалыс/разрядка менеджментін үздік қамтамасыз етеді. Бұл не только эффективно защищает аккумулятор и продлевает его срок службы, но и повышает эффективность использования ветра и солнечной энергии через MPPT, что улучшает общую эффективность всей системы генерации электроэнергии.
• ​Эксперименттік Тексерілген:​​ Эксперименттік нәтижелер басқаруының дұрыс және ықтимал құрылған, қауіпсіздік және ұсынымдылық қамтамасыз етілген, және динамикалық жауап үздігі және стационарлық дәлдігі жақсы болғанын көрсетеді.
• ​Қолданыс Проспекті:​​ Бұл интеллектуалды батарея басқару технологиясына негізделген шамал-күн комбиндегі энергия өндіру шешімі алыстағы аймақтарда, аралдарда, өсімдіктерде, хабарлау базаларында сияқты электр таралуы жоқ жағдайлар үшін өте қолайлы. Ол өте экономикалық және социалдық пайдасы бар және өте кең қолданыс проспектін ұсынады.