دانلود شبیه سازی مقاله طراحی کنترلر فازی با FPGA برای ردیابی نقطه توان ماکزیمم

کنترلر فازی

سیستم های فتوولتائیک (PV) سریعاً رو به گسترش هستند و نقش های روز افزونی در فنون کنترل توان دارند و در نتیجه منابع توان ایمن تر و تامین برق بدون آلودگی را فراهم می کنند. متاسفانه، پانل های خورشیدی هزینه ساخت زیاد و بازده تبدیل انرژی کم دارند. از آنجایی که برق فتوولتائیک در مقایسه با برق شبکه قدرت گران قیمت است، بهره مندی از همه توان خروجی پانل های خورشیدی قابل حصول، مطلوب است. بنابراین، سیستم های فتوولتائیک باید بگونه ای طراحی شوند که در حداکثر توان خروجی خود در هر شرایط محیطی کار کنند. کاربردهای انرژی خورشیدی در حال افزایش هستند و در نتیجه نیاز به بهبود مواد و روش های استفاده شده برای بهره گیری کامل از این منبع برق احساس می شود. عوامل اصلی که بر بازده فرآیند گردآوری تاثیر می گذارند، بازده پیل خورشیدی، شدت تابش منبع و روش های ذخیره سازی می باشند. بازده یک پیل خورشیدی به مواد استفاده شده در ساخت پیل خورشیدی محدود است. حصول بهبود قابل توجه در عملکرد سلول بسیار دشوار است و بنابراین بازده فرآیند گردآوری کلی نور، را محدود می کند. بنابراین، افزایش شدت تابش دریافتی از خورشید، قابل حصول ترین روش بهبود عملکرد توان خورشیدی است. پیل خورشیدی یک نقطه عملکردی بهینه دارد که قادر به کسب توان بیشینه است. برای بدست آوردن حداکثر توان از آرایه فتوولتائیک، سیستم توان فتوولتائیک معمولاً نیاز به کنترل ردیابی نقطه حداکثر توان دارد. سه رویکرد اصلی برای بیشینه سازی استخراج برق در سیستم های خورشیدی وجود دارد. اینها ردیابی خورشید، ردیابی نقطه حداکثر توان یا هر دو می باشند. این روش ها نیاز به کنترلرهای هوشمند مانند کنترل منطق فازی یا کنترلر متداول مانند کنترلر PID دارد. در پروژه های قبلی، سیستم های ردیابی نقطه بیشینه توان پیشنهاد و پیاده سازی شده اند. نظریه فازی برپایه مجموعه های فازی و الگوریتم های فازی، روشی عمومی برای بیان قوانین زبانی فراهم می کند بگونه ای که بتوان آنها را سریعاً پردازش نمود. مزیت کنترل منطق فازی این است که نیاز شدید به هیچگونه مدل ریاضی نیروگاه یا سیستم ندارد. این براساس تجربه بهره بردار نیروگاه است و بکار گیری آن بسیار آسان می باشد. بنابراین سیستم های پیچیده بسیاری را می توان بدون دانستن مدل دقیق ریاضیاتی نیروگاه، کنترل نمود. علاوه بر آن، منطق فازی، سروکار داشتن با غیرخطی های سیستم را ساده می کند. خوبی استفاده از کنترل منطق فازی این است که تعریف سیستم زبانی، به الگوریتم کنترل تبدیل می شود.

این شبیه سازی در محیط متلب انجام شده است؛ بخشی از محیط شبیه سازی در تصاویر زیر نشان داده شده است:

این پیل یا سلول، نقطه کاری بهینه دارد تا قادر به جذب و تولید حداکثر توان باشد. برای بدست آوردن حداکثر توان از آرایه فتوولتائیک، سیستم توان فتوولتائیک معمولاً نیاز به کنترلر «ردیابی نقطه توان بیشینه» (MPPT) دارد. این پروژه، یک سیستم کنترل فتوولتائیک توان کوچک براساس کنترل فازی با طراحی فنآوری FPGA و پیاده سازی برای MPPT، ارائه می دهد. این سیستم از ماژول فتوولتائیک، مبدل باک و کنترلر منطق فازی پیاده سازی شده در FPGA برای کنترل زمان قطع و وصل کلید MOSFET یک مبدل باک، استفاده می کند. کنترلر ردیابی نقطه حداکثر توان پیشنهادی برای سیستم فتوولتائیک با استفاده از مدل طراحی شده توسط برنامه متلب/سیلمولینک با رابطه کاربری گرافیکی (GUI) برای وارد کردن پارامترهای هر مدل آرایه با استفاده از اطلاعات بدست آمده از دیتاشیت، تست شده است. نتایج شبیه سازی و تجربی نشان می دهند که عملکرد کنترلر فازی با FPGA در یک کنترلر ردیابی توان بیشینه یک آرایه فتوولتائیک را می توان در چندین محصول فتوولتائیک استفاده کرد و نتایج راضی کننده ای بدست آورد.

در ادامه بخشی از نتایج خروجی شبیه سازی نشان داده شده است (برای اجرای شبیه سازی ها بهتر است تا از متلب نسخه 2013a به بالاتر استفاده شود):