Inteligenten hibriden sistem sojuz na vetro-sončevi energija so fuzzy-PID kontrola za pobolšano upravuvanje na bateriite i MPPT

2yrs + staff 1000+m² US$300,000,000+ China

Апстракт

Овој предлог го презентира хибридни систем за производство на енергија од ветар-сонце базиран на напредна контролна технологија, со цел ефикасно и економски да се задоволат потребите за енергија во отдалечени области и специјални применувачки сценарија. Срцевината на системот се состои од интелигентен контролен систем со центар околу микропроцесор ATmega16. Овој систем извршува Максимално Точка на Подеснување (MPPT) за енергија од ветар и сонце и користи оптимизиран алгоритам кој комбинира PID и фази контрола за прецизно и ефикасно управување со полнење/разполнење на клучната компонента – батеријата. Со тоа значително се подобрува общата ефикасност на производството на енергија, праште се продлжува животот на батеријата, и се осигурува надежност и економичност на доставувањето на енергија.

I. Фон и Значај на Проектот

Енергетски Контекст: Глобално, традиционалните јаглеродни горива се все повеќе исцрпани, што поставува сериозни предизвици за енергетската сигурност и одржливото развој. Енергично развивање и употреба на чисти, обновливи нови извори на енергија како ветар и сонце стана стратегиска приоритет за решавање на моменталните енергетски и еколошки проблеми.
Вредност на Системот: Хибридниот систем од ветар-сонце вистински користи природните комплементарни карактеристики на енергијата од ветар и сонце во временски и географски аспекти (нпр. силно сончево светло денес, потенцијално посилни ветрови ноќас), надминувајќи прекинутоста на едноизворно производство на енергија. Тој е структурално рационален, нискокостен самостоен систем за достава на енергија, кој ефективно решава проблемите со достава на енергија за објекти како живеење, комуникациски базни станции и метеоролошки мониторинг станции во неелектрифицирани или слабо електрифицирани отдалечени области.
Значај на Клучните Компоненти: Батеријата, како единица за складирање на енергија во системот, е критична за осигурување на непрекината достава на енергија до оптерот во периоди без ветар или сонце. Неговата цена составува значителен дел од целосниот систем за производство на енергија. Поради тоа, подобрување на ефикасноста на полнење на батеријата и оптимизирање на неговите стратегии за полнење/разполнење за проширување на нејзиниот живот на служба се важни за намалување на жизнената кост на системот и подобрување на оперативната надежност.

II. Общ Дизајн на Системот

Основни Цели на Системот:

Оптимизација на Захватувањето на Енергија: Изведување на оптимална контрола за максимална ефикасност на електричната енергија генерирана од ветрогенераторот и фотovoltaic панели, постигнувајќи Максимално Точка на Подеснување (MPPT) за полно исполнување на природните ресурси.
Управување со Системот за Складирање на Енергија: Интелигентно управување со процесот на полнење и располнење на батеријата, спречувајќи превишено полнење и располнење, ефективно заштитувајќи батеријата, и значително подобрувајќи ја неговата ефикасност на полнење и живот на служба.

Хардверска Архитектура на Системот:

Системот се состои од три главни функционални модули, координирани од централен контролен CPU за формирање на целосен интелигентен контролен систем.

Име на Модул	Опис на Основна Функција
Централен Контролен Модул	Служи како контролен центар на системот, користејќи микропроцесор ATmega16. Одговорен е за примање на податоци од модулот за детекција, изведување на контролни алгоритми, и излез на команди за контрола преку неговиот PWM модул.
Модул за Детекција	Реално време мониторира ключни параметри вклучувајќи напон на излез од ветрогенераторот, напон на излез од PV панели (користена за одредување дали се исполнети условите за полнење), напон на терминалите на батеријата/procenata капацитет, и ток на оптерот.
Модул за Контрола на Излез	Извршува специфична регулација на ток/напон на полнење/разполнење според командите од централниот контролен модул. Прецизно контролира правецот на енергијата со промена на дути циклусот на мощността MOSFET.

III. Основна Контролна Технологија: Интелигентно Управување со Батерија

Избор и Основи на Батерија:

Тип: Ова решение избира одржувачки бесплатни оловни-кисели батерији, кои се технолошки зрели и нискокости, прифатливи за маломерни хибридни системи од ветар-сонце.
Начин на Работа: Полнењето и располнењето на батеријата се суштински процеси на конверзија на електрична енергија во хемиска енергија и обратно. Меѓутоа, поради феномени како поляризација на електродите, ефикасноста на конверзијата на енергијата не може да достигне 100%.

Контролни Предизвици и Стратегија за Оптимизација:

Недостатоци на Традиционалната Контрола: Класичните методи на PID контрола тешко се засноваат на точен математички модел на контролиран објект (батеријата). Батеријата е нелинеарен, временски варирачки систем чија параметри (интерна резистенција, густина на електролит, итн.) се менуваат динамички со температурата на околината и статусот на користење, што го прави тешко да се установи точен модел. Ова доведува до предизвици во подеснување на традиционалните параметри на PID, лоша адаптивност, и подобра контролна перформанца.
Применет Метод на Напредна Контрола: Ова решение користи Fuzzy-PID композитна контролна стратегија, која комбинира предности на двете:

Предност на Фази Контрола: Не бара точен математички модел на контролиран објект, може да се справи со неточни входни информации, покажува силна адаптивност на промени на параметрите на батеријата, и може да инкорпорира експертни знаења.
Предност на PID Контрола: Може да постигне високопрецизно, нултостојано-грешка контрола кога системот има мал одклон.

Работен Процес на Контролерот: Системот непрекинато мониторира разликата e(t) помеѓу поставениот напон на батеријата и неговиот реален напон. Кога одклонот e(t) е голем, доминира фази контрола за брз одговор. Кога e(t) се намалува во одреден опсег, гладко се преминува на PID контрола за фин подесување. На крај, излезната сигнал u(t) се подесува за контрола на дути циклусот на MOSFET, постигнувајќи динамичка оптимизација на токот на полнење.

IV. Сумирање на Решението и Перспективи

Ефикасност на Контролата: Хибридниот систем за контрола на производство на енергија од ветар-сонце дизајниран во ова решение успешно постигнува оптимално управување со полнење/разполнење на батеријата преку комплементарна интелигентна Fuzzy-PID контролна алгоритам. Ова не само ефективно го заштитува батеријата и го проширува неговиот живот на служба, туку и го подобрува ефикасноста на захватувањето на енергија од ветар и сонце преку MPPT, со тоа подобрувајќи ја целосната ефикасност на целосниот систем за производство на енергија.
Експериментална Верификација: Експерименталните резултати покажуваат дека контролерот е точно и можно да се дизајнира, работи безопасно и надежно, и покажува добра динамичка перформанса и статична точност.
Перспективи за Примена: Овој интегриран хибридни систем за производство на енергија од ветар-сонце со интелигентна технологија за управување со батерија е особено прифатлив за сценарија како отдалечени области без покривање на мрежата, острови, пашја, и комуникациски базни станции. Тој нуди значителни економски и социјални предности и има широка перспектива за примена.

10/16/2025

Препорачано

Повеќе