Ақылды шамал-күн негізгі жүйесі Fuzzy-PID басқарумен батарея менеджментін және ММТТ-ді жетілдіру үшін

Қысқаша​

Бұл ұсыныс жоғары деңгейдегі басқару технологиясына негізделген шамал-күн энергиясының комбиндик жүктеме жүйесін ұсынады. Бұл жүйе алыстардағы және арнайы қолданыс сценарияларында энергия талаптарын өнімді және экономикалық қанағаттантыру мақсатында құрылған. Жүйенің негізі - ATmega16 микропроцессорына негізделген интеллектуалды басқару жүйесі. Бұл жүйе шамал және күн энергиясы үшін ең үлкен энергия нүктесінің трекингін (MPPT) жүргізеді және ПІД және ажыраулы басқару алгоритмдерін біріктіріп, батареяның дәл және өнімді толтыру/босату менеджментін жүзеге асырады. Сондықтан, бұл жүйе жалпы энергия өндіру өнімділігін кеңейтеді, батарея өмір мезгілін ұзартады және энергия қамтамасыз ету денсаулығын және қонауымдылығын қамтамасыз етеді.

​I. Проекттің Фону және Маңызы​

1. ​Энергетикалық Контекст:​​ Дүние жүзінде традиционды мұнай ресурстары өзара өтеуіне жетуі мүмкін, бұл энергия қауіпсіздігіне және устойчивому развитию қарай қатысты қатты ақпараттарды қояды. Шамал және күн энергиясы сияқты тамшы, жаңартылатын энергия ресурстарын өнімді қолдану және дамыту қазіргі энергия және экологиялық мәселелерді шешудің стратегиялық маңыздылығына айналып отыр.
2. ​Жүйенің Маңызы:​​ Шамал-күн комбиндик жүйе шамал және күн энергиясының уақыттық және географиялық комплементерлік қасиеттерін толығымен пайдаланады (мысалы, күні күншінің күшті болуы, түнде шамалдың күшті болуы). Бұл жүйе бір басқышында энергия өндіру интермитенттілігін жеңеді. Бұл структуралық рационалды, аз қызмет көрсету құнындағы тәуелсіз энергия қамтамасыз ету шешімі, электрленбеген немесе аз электрленген алыс аймақтарда жүруді, хабарлау базасы станцияларын және метеорологиялық мониторинг станцияларын қамтамасыз ету үшін өте үздік.
3. ​Негізгі Компоненттердің Маңызы:​​ Батарея, жүйенің энергия сақтау модулі рөлін ойнайды, ол шамал немесе күн жоғында да тұрақты энергия қамтамасыз ету үшін маңызды. Оның құны барлық энергия өндіру жүйесінің өте маңызды бөлігін құрайды. Сондықтан, батареяның толтыру өнімділігін жақсарту және оның толтыру/босату стратегияларын оптимизациялау, оның өмір мезгілін ұзарту, жүйенің өмір циклінің құнын азайту және қызмет ету қауіпсіздігін жақсарту үшін маңызды.

​II. Жалпы Жүйе Дизайні​

1. ​Жүйенің Негізгі Мақсаттары:​​
• ​Энергия Табу Оптимизациясы:​​ Шамал турбинасы мен фотоэлектр панелдерінен өндірілетін электр энергиясына өнімді басқару жүргізілетіні, ең үлкен энергия нүктесінің трекингін (MPPT) жүзеге асырып, табиғатты ресурстарды толығымен қолдану.
• ​Энергия Сақтау Жүйесінің Менеджменті:​​ Батареяның толтыру және босату процесін интеллектуалды түрде басқару, өте толтыру мен өте босатудан сақтау, батареяны өте дәл қорғау және оның толтыру өнімділігін және өмір мезгілін өте үздік қарапайымдау.
2. ​Жүйенің Аппараттық Архитектурасы:​​

Жүйе үш негізгі функционалды модульден тұрады, олардың арасында централды басқару CPU-сі координатталады, сондықтан толық интеллектуалды басқару жүйесі құрылады.

​III. Негізгі Басқару Технологиясы: Интеллектуалды Батарея Менеджменті​

1. ​Батареяны Тандау және Негіздері:​​
• ​Түрі:​​ Бұл шешім техникалық тәртіпті және аз құнындағы қызмет көрсету керек емес свинцов-кислотты батареяларды тандайды, олар кішкентай масштабтағы шамал-күн комбиндик жүйелерге ыңғайлы.
• ​Ис-қимыл Принципі:​​ Батареяның толтыру және босату процессі электр энергиясын химиялық энергияға және керісінше қайта айналдыру процессі. Бірақ, электрода поляризациясы сияқты өзгерістер үшін энергия айналу өнімділігі 100% деңгейіне жетпеуі мүмкін.
2. ​Басқару Дауыстары және Оптимизациялық Стратегия:​​
• ​Классикалық Басқару Ерекшеліктері:​​ Классикалық ПІД басқару әдістері басқарылатын объект (батарея) үшін дәл математикалық модельге зың қояды. Батарея - нелинейлі, уақыттық өзгерістерге байланысты система, оның параметрлері (ішкі қарсылық, электролиттың тығыздығы және т.б.) ауа райы және қолдану абалымен өзгереді, бұл дәл модельді құруға қиналған. Бұл ПІД параметрлерін нақтылауға, адаптивтілікке және басқару өнімділігіне қиналған.
• ​Қолданылатын Жаңартылған Басқару Әдісі:​​ Бұл шешім Fuzzy-PID композит басқару стратегиясын қолданады, екеуінің ерекшеліктерін біріктіреді:
• ​Fuzzy Басқару Ерекшеліктері:​​ Басқарылатын объект үшін дәл математикалық модельге қиналмайды, так емес ақпаратты өзгертуге қабілетті, батарея параметрлерінің өзгерістеріне өте адаптивті және эксперт білімдерін қосуға қабілетті.
• ​ПІД Басқару Ерекшеліктері:​​ Система айырмашылығы кішкене болғанда, өте дәл, нөл стабильді қате басқару қамтамасыз етеді.
• ​Басқару Өнімінің Жұмыс Үрдісі:​​ Жүйе батареяның белгіленген напряжениесы мен оның фактикалық напряжениесы арасындағы айырмашылық e(t)-н жалғасыз бақылады. Егер айырмашылық e(t) үлкен болса, fuzzy басқару жоғары жауап беру үшін доминант болады. Егер e(t) белгілі бір аралыққа төмендейтін болса, ол жақсы ПІД басқаруға жұлдызды қамтамасыз етеді. Соңында, шығыс сигналы u(t) өзгеріп, MOSFET-нің duty cycle-ын басқарады, толтыру ағымының динамикалық оптимизациясын қамтамасыз етеді.

​IV. Шешімдің Жалпысы және Келесі Заман​

• ​Басқару Өнімділігі:​​ Бұл шешімде құрылған шамал-күн комбиндик энергия өндіру басқару жүйесі интеллектуалды Fuzzy-PID басқару алгоритмі арқылы батареяның толтыру/босату менеджментін оптималды қамтамасыз етеді. Бұл батареяны өте қорғау, оның өмір мезгілін ұзарту және MPPT арқылы шамал және күн энергиясын табу өнімділігін жақсарту арқылы барлық энергия өндіру жүйесінің өнімділігін жақсартады.
• ​Эксперименттік Дәлелдеме:​​ Эксперименттік нәтижелер басқару құрылғысының дұрыс және ыңғайлы құрылғанын, қауіпсіз және ұсталықты қызмет ететінін, жақсы динамикалық жауап беру өнімділігін және стабильді дәлдікті қамтамасыз етеді.
• ​Қолданыс Келесі Заманы:​​ Интеллектуалды батарея менеджмент технологиясымен интегралдаған бұл шамал-күн комбиндик энергия өндіру шешімі, желі жок алыс аймақтар, аралдар, жайлаулар және хабарлау базасы станциялары сияқты сценариялар үшін өте ыңғайлы. Бұл шешім өте маңызды экономикалық және социальды пайданы қамтамасыз етеді және өте кеңір қолданыс келесі заманы бар.