Ανάπτυξη διάταξης ασαφούς ελέγχου βελτιστοποίησης της απόδοσης φωτοβολταϊκής γεννήτριας στο simulink του matlab
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Μορφή: | Πτυχιακή εργασία |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ.
2020
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/5413 |
| _version_ | 1780524634092863488 |
|---|---|
| abstract | Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με τη χρήση φωτοβολταϊκών (PV) κυττάρων είναι η καλύτερη εναλλακτική λύση για τη μείωση της κατανάλωσης ορυκτών καυσίμων, καθώς αποτελεί μία ανανεώσιμη πράσινη ενέργεια, συμβάλλοντας με τον τρόπο αυτό στην εξοικονόμηση ενέργειας και στη διαχείριση της από πλευράς ζήτησης. Η ηλιακή ενέργεια συμβάλει στην αειφόρο ανάπτυξη του πλανήτη, το οποίο το οφείλει στη μη γραμμική χαρακτηριστική ρεύματος-τάσης της. Πάραυτα, η χαρακτηριστική της αποτελεί και τον λόγο που είναι δύσκολο να εντοπιστεί η μέγιστη παραγωγή ισχύος από τη φωτοβολταϊκή μονάδα υπό ποικίλες συνθήκες. Η ισχύς εξόδου μιας φωτοβολταϊκής μονάδας εξαρτάται κυρίως από την προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία και τη θερμοκρασία οπότε, είναι απαραίτητο να εφαρμοστούν ελεγκτές ανίχνευσης των μέγιστων σημείων ισχύος (MPPT) ώστε να επιτευχθεί η μέγιστη παραγωγή ισχύος ενός φωτοβολταϊκού συστήματος ανεξάρτητα από τις διακυμάνσεις των κλιματικών συνθηκών. Από τις πιο εύκολες στην εφαρμογή και οικονομικές λύσεις, όσον αφορά τους ελεγκτές MPPT, είναι ο αλγόριθμος διαταραχής και παρατήρησης (P&O) που συναντάμε συχνά σε εμπορικές εφαρμογές, παρόλο που παρουσιάζει έντονα προβλήματα ταλάντωσης γύρω από το σημείο μέγιστης ισχύος (MPP) και συνεπώς απόδοσης. Η βελτίωση των αποτελεσμάτων που επιτυγχάνονται χάρη στο συγκεκριμένο αλγόριθμο, αποτελεί ένα σημαντικό στόχο προς επίτευξη για τους ερευνητές. Η παρούσα εργασία παρουσιάζει το σχεδιασμό ενός ασαφούς ελεγκτή για την ανίχνευση και παρακολούθηση του σημείου μέγιστης ισχύος ενός φωτοβολταϊκού συστήματος. Το εργαλείο προσομοίωσης Simulink, που παρέχεται από το λογισμικό Matlab, χρησιμοποιήθηκε για το σχεδιασμό και την αναπαράσταση μοντέλων των διατάξεων ενός υβριδικού φωτοβολταϊκού συστήματος της τάξης των 0,3 W. Αναλυτικά απαρτίζεται από τη φωτοβολταϊκή μονάδα, τον DC-DC μετατροπέα τοπολογίας Ćuk και τον ασαφή ελεγκτή MPPT. Έμφαση δόθηκε στη χρήση ενός μαθηματικού μοντέλου για τη φωτοβολταϊκή μονάδα που να υπολογίζει μόνο την παράμετρο ελέγχου της χαρακτηριστικής ισχύος-τάσης. Επιπροσθέτως, σχεδιάστηκε ένας ελεγκτής P&O για την ανάλυσή και σύγκρισή του με τον ασαφή ελεγκτή σε θέματα όπως ο χρόνος απόκρισης, η απώλεια ισχύος και οι ταλαντώσεις στο σημείο ισορροπίας. |
| abstracttranslated | Generating electric power using photovoltaic (PV) cells is the best alternative for reducing fossil fuel consumption, as it is a renewable green energy, thus contributing to energy saving and management in terms of demand. Solar energy contributes to the sustainable development of the planet, which is possible due to its non-linear current-voltage curve. However, the characteristic curve is also the reason why it is difficult to detect the maximum power output from the photovoltaic system under varying conditions. The output power of a photovoltaic module depends mainly on the falling solar radiation and temperature, to implement MPPT trackers to achieve the maximum power tracking of a photovoltaic system regardless the regardless of the variations in weather conditions. One of the easiest to implement and economical solutions for MPPT controllers is the Perturb and Observation algorithm (P&O) that is often used for commercial applications, although it has intense oscillation problems around the maximum power point (MPP) and hence the performance. Improving the results obtained with this algorithm is an important goal for researchers. This paper presents the design of a fuzzy logic controller for tracking the maximum power point of a photovoltaic system. Simulink, a simulation tool provided by Matlab software, was used to model a 0.3 W hybrid photovoltaic system. Specifically, it consists of the photovoltaic module, the Ćuk power converter and the fuzzy MPPT controller. Emphasis was placed on using a mathematical model for the photovoltaic module to calculate only the control parameter of the power-voltage curve. In addition, a P&O controller was designed for the analysis compared to the fuzzy controller, for the response time, power loss and oscillations in the operating point. |
| advisor | |
| author | Μανούχος, Ευάγγελος |
| author_facet | Μανούχος, Ευάγγελος |
| author_sort | Μανούχος, Ευάγγελος |
| collection | Okeanis Institutional Repository |
| facultydepartment | Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε. |
| format | Πτυχιακή εργασία |
| id | okeanis-123456789-5413 |
| institution | University of West Attica Campus II |
| keyword | Ηλιακή ενέργεια Φωτοβολταϊκά συστήματα Φωτοβολταϊκές γεννήτριες Ασαφής λογική MATLAB |
| language | Greek |
| physical | 103 |
| publishDate | 2020 |
| publisher | Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ. |
| record_format | dspace |
| spelling | okeanis-123456789-54132020-10-12T09:38:43Z Ανάπτυξη διάταξης ασαφούς ελέγχου βελτιστοποίησης της απόδοσης φωτοβολταϊκής γεννήτριας στο simulink του matlab Development of fuzzy logic controller to optimize photovoltaic generator performance in matlab simulink Μανούχος, Ευάγγελος Παπαγέωργας, Παναγιώτης Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε. TPSH::Τεχνολογία::Αυτόματος Έλεγχος::Ηλεκτρικός και Ηλεκτρονικός Έλεγχος TPSH::Τεχνολογία::Ηλιακή Ενέργεια::Ηλιακοί Συλλέκτες Ηλιακή ενέργεια Φωτοβολταϊκά συστήματα Φωτοβολταϊκές γεννήτριες Ασαφής λογική MATLAB Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με τη χρήση φωτοβολταϊκών (PV) κυττάρων είναι η καλύτερη εναλλακτική λύση για τη μείωση της κατανάλωσης ορυκτών καυσίμων, καθώς αποτελεί μία ανανεώσιμη πράσινη ενέργεια, συμβάλλοντας με τον τρόπο αυτό στην εξοικονόμηση ενέργειας και στη διαχείριση της από πλευράς ζήτησης. Η ηλιακή ενέργεια συμβάλει στην αειφόρο ανάπτυξη του πλανήτη, το οποίο το οφείλει στη μη γραμμική χαρακτηριστική ρεύματος-τάσης της. Πάραυτα, η χαρακτηριστική της αποτελεί και τον λόγο που είναι δύσκολο να εντοπιστεί η μέγιστη παραγωγή ισχύος από τη φωτοβολταϊκή μονάδα υπό ποικίλες συνθήκες. Η ισχύς εξόδου μιας φωτοβολταϊκής μονάδας εξαρτάται κυρίως από την προσπίπτουσα ηλιακή ακτινοβολία και τη θερμοκρασία οπότε, είναι απαραίτητο να εφαρμοστούν ελεγκτές ανίχνευσης των μέγιστων σημείων ισχύος (MPPT) ώστε να επιτευχθεί η μέγιστη παραγωγή ισχύος ενός φωτοβολταϊκού συστήματος ανεξάρτητα από τις διακυμάνσεις των κλιματικών συνθηκών. Από τις πιο εύκολες στην εφαρμογή και οικονομικές λύσεις, όσον αφορά τους ελεγκτές MPPT, είναι ο αλγόριθμος διαταραχής και παρατήρησης (P&O) που συναντάμε συχνά σε εμπορικές εφαρμογές, παρόλο που παρουσιάζει έντονα προβλήματα ταλάντωσης γύρω από το σημείο μέγιστης ισχύος (MPP) και συνεπώς απόδοσης. Η βελτίωση των αποτελεσμάτων που επιτυγχάνονται χάρη στο συγκεκριμένο αλγόριθμο, αποτελεί ένα σημαντικό στόχο προς επίτευξη για τους ερευνητές. Η παρούσα εργασία παρουσιάζει το σχεδιασμό ενός ασαφούς ελεγκτή για την ανίχνευση και παρακολούθηση του σημείου μέγιστης ισχύος ενός φωτοβολταϊκού συστήματος. Το εργαλείο προσομοίωσης Simulink, που παρέχεται από το λογισμικό Matlab, χρησιμοποιήθηκε για το σχεδιασμό και την αναπαράσταση μοντέλων των διατάξεων ενός υβριδικού φωτοβολταϊκού συστήματος της τάξης των 0,3 W. Αναλυτικά απαρτίζεται από τη φωτοβολταϊκή μονάδα, τον DC-DC μετατροπέα τοπολογίας Ćuk και τον ασαφή ελεγκτή MPPT. Έμφαση δόθηκε στη χρήση ενός μαθηματικού μοντέλου για τη φωτοβολταϊκή μονάδα που να υπολογίζει μόνο την παράμετρο ελέγχου της χαρακτηριστικής ισχύος-τάσης. Επιπροσθέτως, σχεδιάστηκε ένας ελεγκτής P&O για την ανάλυσή και σύγκρισή του με τον ασαφή ελεγκτή σε θέματα όπως ο χρόνος απόκρισης, η απώλεια ισχύος και οι ταλαντώσεις στο σημείο ισορροπίας. Generating electric power using photovoltaic (PV) cells is the best alternative for reducing fossil fuel consumption, as it is a renewable green energy, thus contributing to energy saving and management in terms of demand. Solar energy contributes to the sustainable development of the planet, which is possible due to its non-linear current-voltage curve. However, the characteristic curve is also the reason why it is difficult to detect the maximum power output from the photovoltaic system under varying conditions. The output power of a photovoltaic module depends mainly on the falling solar radiation and temperature, to implement MPPT trackers to achieve the maximum power tracking of a photovoltaic system regardless the regardless of the variations in weather conditions. One of the easiest to implement and economical solutions for MPPT controllers is the Perturb and Observation algorithm (P&O) that is often used for commercial applications, although it has intense oscillation problems around the maximum power point (MPP) and hence the performance. Improving the results obtained with this algorithm is an important goal for researchers. This paper presents the design of a fuzzy logic controller for tracking the maximum power point of a photovoltaic system. Simulink, a simulation tool provided by Matlab software, was used to model a 0.3 W hybrid photovoltaic system. Specifically, it consists of the photovoltaic module, the Ćuk power converter and the fuzzy MPPT controller. Emphasis was placed on using a mathematical model for the photovoltaic module to calculate only the control parameter of the power-voltage curve. In addition, a P&O controller was designed for the analysis compared to the fuzzy controller, for the response time, power loss and oscillations in the operating point. 2020-03-26 Πτυχιακή εργασία http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/5413 el http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/gr/ Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση 3.0 Ελλάδα Α.Ε.Ι. Πειραιά Τ.Τ. 103 http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/bitstream/123456789/5413/4/ene_40676.pdf.jpg |
| spellingShingle | TPSH::Τεχνολογία::Αυτόματος Έλεγχος::Ηλεκτρικός και Ηλεκτρονικός Έλεγχος TPSH::Τεχνολογία::Ηλιακή Ενέργεια::Ηλιακοί Συλλέκτες Μανούχος, Ευάγγελος Ανάπτυξη διάταξης ασαφούς ελέγχου βελτιστοποίησης της απόδοσης φωτοβολταϊκής γεννήτριας στο simulink του matlab |
| title | Ανάπτυξη διάταξης ασαφούς ελέγχου βελτιστοποίησης της απόδοσης φωτοβολταϊκής γεννήτριας στο simulink του matlab |
| title_full | Ανάπτυξη διάταξης ασαφούς ελέγχου βελτιστοποίησης της απόδοσης φωτοβολταϊκής γεννήτριας στο simulink του matlab |
| title_fullStr | Ανάπτυξη διάταξης ασαφούς ελέγχου βελτιστοποίησης της απόδοσης φωτοβολταϊκής γεννήτριας στο simulink του matlab |
| title_full_unstemmed | Ανάπτυξη διάταξης ασαφούς ελέγχου βελτιστοποίησης της απόδοσης φωτοβολταϊκής γεννήτριας στο simulink του matlab |
| title_short | Ανάπτυξη διάταξης ασαφούς ελέγχου βελτιστοποίησης της απόδοσης φωτοβολταϊκής γεννήτριας στο simulink του matlab |
| title_sort | ανάπτυξη διάταξης ασαφούς ελέγχου βελτιστοποίησης της απόδοσης φωτοβολταϊκής γεννήτριας στο simulink του matlab |
| title_translated | Development of fuzzy logic controller to optimize photovoltaic generator performance in matlab simulink |
| topic | TPSH::Τεχνολογία::Αυτόματος Έλεγχος::Ηλεκτρικός και Ηλεκτρονικός Έλεγχος TPSH::Τεχνολογία::Ηλιακή Ενέργεια::Ηλιακοί Συλλέκτες |
| url | http://okeanis.lib2.uniwa.gr/xmlui/handle/123456789/5413 |