İntellektual Rüzgar-Güneş Hibrit Sistemi Fuzzy-PID Kontrolü ile İyileştirilmiş Batarya Yönetimi ve MPPT

Xülası​

Bu təklif, məhsuldar və iqtisadi olaraq uzaq sahələr və xüsusi tətbiq sahələrinin enerji ehtiyacını həll etmək üçün əsaslanan qabaqcıl idarəetmə texnologiyası olan şəmal-güneş hibrid enerji nəql sistemini təqdim edir. Sistemin əsası, ATmega16 mikroprosessoru ətrafında mərkəzləşdirilmiş intellektual idarəetmə sistemi ilə bağlıdır. Bu sistem, hemçinin şəmal və güneş enerjisi üçün Maksimum Güc Nöqtəsi izlənməsini (MPPT) icra edir və pillin asanlıqla və effektiv şarj/vəziyyət idarəetməsi üçün PID və bulanık idarəetmə kombinasiyasına əsaslanan optimallaşdırılmış alqoritmi istifadə edir. Bu, ümumi enerji nəqli effektivliyini çox qaldırır, pillərın ömrünü uzadır və enerji təminatının etibarlılığını və iqtisadiyyatını təmin edir.

​I. Layihənin Fəaliyyət Sahəsi və Önəmliliyi​

1. ​Enerji Konteksti:​​ Qlobal olaraq, gəlirlər kimi gədər maye nəticəsində enerji təhlükəsizliyinə və baxılıqlı inkişafına ciddi çətinliklər yaranır. Şəmal və güneş enerjisi kimi təmiz, yenilənən yeni enerji mənbələrinin inkişafını və istifadəsini ciddi şəkildə təşkil etmək, cari enerji və mühit problemlərini həll etmək üçün strateji öncelik halına gəlməlidir.
2. ​Sistem Dəyəri:​​ Şəmal-güneş hibrid sistemi, şəmal və güneş enerjisinin vaxt və yer tərəfindən tamamlayıcı xüsusiyyətlərini (gündüz qüvvətli günəş işığı, gecə daha qüvvətli şəmal) istifadə edərək, tək mənbəli enerji nəqlinin ara-aralığınlığını aşır. Bu, strukturla rasyonel, aşağı əməliyyat maliyyəti olan müstəqil enerji təminatı həll yolu, elektrifikasiya edilməmiş və zəif elektrifikasiya edilmiş uzaq sahələrdə mənzillər, kommunikasiya baz stansiyaları və meteoroloji nəzarət stansiyaları kimi obyektlərin enerji təminat problemlərini effektiv şəkildə həll edir.
3. ​Əsas Komponentlərin Önəmliliyi:​​ Pil, sistem enerji saxlama birimi kimi funksion edir və şəmal və ya günəş işığı olmadığı zaman yükə davamlı enerji təmin etmək üçün vacibdir. Onun qiyməti, bütün enerji nəql sistemində böyük hissədir. Bu səbəbdən, pillaşma effektivliyini artırmaq və onun şarj/vəziyyət strategiyalarını optimallaşdırmak, onun xidmət ömrünü uzadır, sistem dövrünün maliyyətini azaltır və əməliyyat etibarlılığını artırır.

​II. Ümumi Sistem Tərtibi​

1. ​Sistem Əsas Məqsədləri:​​
• ​Enerji Saxlaması Optimallaşdırılması:​​ Şəmal turbinası və fotoelement paneli tərəfindən yaradılan elektrik enerjisi üzərində maksimal effektivlik üçün ən yaxşı idarəetməni icra edin, Maksimum Güc Nöqtəsi İzlənməsini (MPPT) təmin edərək, təbii mənbələri tam istifadə edin.
• ​Enerji Saxlama Sistemi İdarəetməsi:​​ Pillin şarj və vəziyyət prosesini ağıllı şəkildə idarə edin, aşırı şarjlanma və aşırı boşalma hadisələrini qarşılayın, pillərə effektiv himayə edin və onların şarj effektivliyini və xidmət ömrünü çox qaldırın.
2. ​Sistem Donanım Mimarisi:​​

Sistem, mərkəzi idarəetmə CPU tərəfindən koordinasiya edilən üç əsas funksional moduldan ibarətdir ki, bu, tam bir intellektual idarəetmə sistemini təşkil edir.

​III. Əsas İdarəetmə Texnologiyası: Ağıllı Pil İdarəetməsi​

1. ​Pil Seçimi və Əsaslar:​​
• ​Tür:​​ Bu həll, texniki olaraq qədim və aşağı qiymətli, kiçik ölçülü şəmal-güneş hibrid sistemlərə uyğun olan xidmət tapılmayan kurşun-keramid pilləri seçir.
• ​İş Prinsipi:​​ Pillər şarj və vəziyyət, esasən elektrik enerjisini kimyəvi enerjiyə və tərsinə çevirir. Amma, elektrod polaryzası kimi hadisələr nəticəsində, enerji çeviriminin effektivliyi 100%-ə çatmaz.
2. ​İdarəetmə Çətinlikləri və Optimallaşdırma Strategiyası:​​
• ​Klassik İdarəetmənin Zərurətsizlikləri:​​ Klassik PID idarəetmə metodları, idarəedilən obyektin (pil) dəqiq riyazi modelinə ağır asanlıq verir. Pil, daxili direktsiya, elektrolit çəkisi kimi daim dəyişən parametrləri olan, qeyri-xətti, vaxta görə dəyişən bir sistemdir, bu da dəqiq model təmin etməyə çətinlik yaradır. Bu, klassik PID parametrlərinin tənzimlənməsinə, zəif adaptivliyinə və optimal olmayan idarəetmə performansına gətirir.
• ​Qoşulmuş İleri İdarəetmə Metodu:​​ Bu həll, hər ikisinin üstünlüklərini birləşdirən Bulanık-PID kompozit idarəetmə strategiyasını istifadə edir:
• ​Bulanık İdarəetmənin Üstünlüyü:​​ Idarəedilən obyektin dəqiq riyazi modelinə ehtiyacı yoxdur, dəqiqlik yox olan daxil məlumatları işləyə bilər, pil parametrlərinin dəyişikliklərinə güclü adaptivliyə malikdir və ekspert bilgisini daxil edə bilər.
• ​PID İdarəetmənin Üstünlüyü:​​ Sistem fərqı kiçik olduğunda, yüksək dəqiqlik, sıfır duraq həddi səhv idarəetməsi təmin edir.
• ​Kontroller İş Prosesi:​​ Sistem, pillərin qoyulmuş voltajı və faktiki voltajı arasındakı fərq e(t)-ni daim gözətir. Fərq e(t) böyük olduqda, tez cavab vermək üçün bulanık idarəetmə hakimdir. E(t) belə bir aralığa endikdə, dəqiq tənzimləmək üçün PID idarəetməsinə addımlayarak keçir. Son olaraq, çıxış signali u(t) tənzimlənir ki, MOSFET-in pulssuz dövrünü idarə edərək, şarj akımının dinamik optimallaşdırılması təmin edilsin.

​IV. Həll Yolu Xülasəsi və Prospektləri​

• ​İdarəetmə Effektivliyi:​​ Bu həlldə dizayn edilən şəmal-güneş hibrid enerji nəql idarəetmə sistemi, pillərin şarj/vəziyyət idarəetməsini bulanık-PID idarəetmə alqoritmi ilə optimal şəkildə təmin edir. Bu, pillərin effektiv korunmasına və onların xidmət ömrünün uzadılmasına, MPPT vasitəsilə şəmal və güneş enerjisinin saxlama effektivliyinin artırılmasına, nəticədə, bütün enerji nəql sisteminin ümumi effektivliyinin artırılmasına imkan verir.
• ​Təcrübəyə Asaslanan Təsdiq:​​ Təcrübə nəticələri, kontrollerin düzgün və praktik olaraq dizayn edilmiş olduğunu, təhlükəsiz və etibarlı əməliyyat etdiyini, yaxşı dinamik cavab performansı və duraq dəqiqliyini göstərir.
• ​Tətbiq Prospektləri:​​ Bu, ağıllı pil idarəetmə texnologiyası ilə inteqrasiya edilmiş şəmal-güneş hibrid enerji nəql həlli, şəbəkəsi olmayan uzaq sahələr, adalar, pastalar və kommunikasiya baz stansiyaları kimi tətbiq sahələri üçün xüsusi uyğundur. Bu, geniş tətbiq perspektivlərinə malik və həm iqtisadi, həm də sosial faydalara malikdir.