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

Resumo

Ci tiu propono priskribas hibridan vetur-solajn energigantan sistemon bazitan sur progresinta regita teknologio, celanta efike kaj ekonomie solvi la energiĝojn de malproksimaj areoj kaj specialaj aplikiĝscenaroj. La kerno de la sistemo kuŝas en inteligenta rega sistemo centrita ĉirkaŭ mikroprocesoro ATmega16. Tiu sistemo faras Sekvadon de la Punkto de Maksimuma Potenco (MPPT) por ambaŭ veturaj kaj solaj energioj kaj uzas optimigitan algoritmon kombinantan PID- kaj difuzregon por preciza kaj efika ŝargado/ŝarĝado de la kluc-komponento - la baterio. Konsekvence, ĝi signife plibonigas la tutan efikecon de la energigado, etendas la vivdaŭron de la baterio, kaj certigas la fidon de la energifurnado kaj kostefektivecon.

I. Projekta Fono kaj Signifo

1. Energia Konteksto: Globale, tradiciaj fosilaj fontoj estas pli kaj pli esprimitaj, posedante severajn defiojn al la sekureco de la energio kaj daŭriga disvolvo. Vigore disvolvi kaj uzi purajn, renaŭmajn novajn energifontojn kiel veturaj kaj solaj energioj estas iĝinta strategia prioritato por solvi nunajn energian kaj enviran problemon.
2. Sisteman Valoro: La hibrida vetur-sola sistemo plene profitas la naturan komplementaran karakteron de veturaj kaj solaj energioj en terminoj de tempo kaj geografio (ekz., forta sunlumo dum la tago, eble pli forta vento nokte), superante la intermitencan de unuopaj energifontoj. Ĝi estas strukture racia, malalta operacia kostsoluo por sendependa energifurnado, efektive solvanta la energifurnadoproblemojn por instalajoj kiel loĝantaj vivo, komunikaj bazstacioj, kaj meteorologiaj kontrolstacioj en neelektrizitaj aŭ malforte elektrizitaj malproksimaj areoj.
3. Graveco de Kluc-Komponentoj: La baterio, servanta kiel la sistema stokunuo, estas grava por assekuri daŭran energifurnadon al la ŝargo dum periodoj sen vento aŭ sunlumo. Lia kostigo konstituas signifan parton de la tuta energigada sistemo. Do, plibonigi la efikecon de la baterio ŝargado kaj optimizi siajn ŝarĝadstrategiojn por etendi sia vivdaŭro estas vitalaj por redukti la ciklan koston de la sistemo kaj plibonigi la operacian fidon.

II. Tuta Sistemprojekto

1. Sistema Kerna Objetivoj:
• Optimigo de Energiakaptado: Faru optimalan kontrolo por maksimuma efikeco sur la elektriĝo produktita de la veturoturbino kaj fotovoltaikaj paneloj, atingante la Sekvadon de la Punkto de Maksimuma Potenco (MPPT) por plene utiligi naturajn resursojn.
• Gestio de la Stoka Sistemo: Inteligente administri la proceson de baterio ŝargado kaj ŝarĝado, eviti superŝargado kaj superŝarĝado, efektive protekti la baterion, kaj signife plibonigi sia ŝargefikecon kaj vivdaŭro.
2. Sisteman Hardvararkitekturon:

La sistemo konsistas el tri ĉefaj funkcio-moduloj, koordinataj per centrala rega CPU formi kompletan inteligentan regulan sistemon.

III. Kernan Regan Teknologion: Inteligenta Bateriamanagado

1. Bateriomulto kaj Bazoj:
• Tipo: Ĉi tiu solvo elektas manliberajn plumbacidbateriojn, kiuj estas teknologie maturoj kaj malaltkostaj, taugaj por malgrandaj vetur-solaj hibridsistemoj.
• Funkcioprincipo: Bateria ŝargado kaj ŝarĝado estas esence procezoj de konvertado de elektra energio al kemika energio kaj vice versa. Tamen, pro fenomenoj kiel poluso-polarizo, la konvertefegeco ne povas atingi 100%.
2. Regaj Defioj kaj Optimaligestrategio:
• Mankoj de Tradicia Rego: Klasikaj PID-regmetodoj forte dependas sur akurata matematika modelo de la regota objekto (la baterio). La baterio estas nelineara, tempovaria sistemo kies parametroj (interna rezisto, elektroludenseco, etc.) ŝanĝiĝas dinamike kun la ambienta temperaturo kaj uzstaton, kio malfaciligas la establon de akurata modelo. Tio kondukas al defioj en la agordo de tradiciaj PID-parametroj, malbona adaptiĝeco, kaj suboptima regoperformanco.
• Adoptita Progresinta Regmetodo: Ĉi tiu solvo uzas Difuz-PID-kombinitan regulstrategion, kombinanta la avantaĝojn de ambaŭ:
• Avantaĝo de Difuzregado: Ne postulas akuratan matematikan modelon de la regota objekto, povas trakti imprecizajn eniginformojn, montras fortan adaptiĝecon al ŝanĝoj en bateriaparametroj, kaj povas integri eksperckonon.
• Avantaĝo de PID-regado: Povas atingi alta-precizecan, nula stabilstatan eraron regon kiam la sistemo devias mallonge.
• Regilo Funkciiproceduro: La sistemo kontinue monitoras la diferencon e(t) inter la bateria agordita voltajo kaj ĝia aktuala voltajo. Kiam la devio e(t) estas granda, difuzregado dominas por rapida respondo. Kiam e(t) malpligrandigas en certa amplekso, ĝi glate ŝanĝas al PID-regado por fine regi. Finfine, la eligsignalo u(t) estas adaptita por regi la MOSFET-duondutkon, atingante dinaman optimigon de la ŝargfluo.

IV. Solva Resumo kaj Perspektivoj

• Regeffekto: La vetur-sola hibrida energigada rega sistemo dezegnita en ĉi tiu solvo sukcese atingas optimalan bateria ŝargado/ŝarĝado gestiĝon tra la komplementa inteligenta Difuz-PID-rega algoritmo. Ĉi tio ne nur efektive protektas la baterion kaj etendas sia vivdaŭro, sed ankaŭ plibonigas la kaptadeffekton de veturaj kaj solaj energioj per MPPT, do plibonigas la tutan efikecon de la tuta energigada sistemo.
• Eksperimenta Verigo: Eksperimentaj rezultoj montras ke la regilo estas korekte kaj fezeblare dezegnita, funkciigas sekure kaj fide, kaj montras bonan dinaman respondperformon kaj stabilan precizecon.
• Aplika Perspektivo: Ĉi tiu integrita vetur-sola hibrida energigada solvo kun inteligenta bateriamanagada teknologio estas aparte tauga por scenaroj kiel malproksimaj areoj sen retekcovro, insuloj, pastegoj, kaj komunikaj bazstacioj. Ĝi ofertas signifajn ekonomiajn kaj sociajn utilojn kaj havas larĝan aplikan perspektivon.