1392 زمستان4شماره 16 دوره/ نشريه انرژي ايران

83

كننده سازي كنترلبكارگيري الگوريتم ژنتيك جهت بهينهفازي به منظور دستيابي به نقطه بيشينه توان مولد

يكيفتوولتا

2سيد اصغر غالميان ، 1رضائي عليرضا

: تاريخ دريافت مقاله

10/03/1392

:تاريخ پذيرش مقاله12/08/1392

:كلمات كليدي ،منطق فازي

،الگوريتم ژنتيك نقطه بيشينه توان

يكي فتوولتا

: چكيده سـمت هاي منابع انرژي فسيلي ، توجه محققين را به افزايش قيمت و محدوديت

يكـي از . يـك معطـوف كـرده اسـت يهاي نو بويژه انـرژي خورشـيدي فتوولتا انرژييـك، تكنيـك يهـاي فتوولتا موضوعات مهم دهه اخير در خصوص بكارگيري مـاژول

يك روشي مـوثر يهاي فتوولتا اين تكنيك در سيستم . رديابي نقطه بيشينه توان است در اين مقاله ابتدا يك . يك است يابراي دريافت بيشترين توان ممكن از ماژول فتوولت

روش متداول كنترل نقطه بيشينه توان توسط منطـق فـازي معرفـي شـده و سـپس گردد كه پارامترهـاي آن بـا اسـتفاده از الگـوريتم كننده فازي جديدي ارائه مي كنترل

. شـود يك، بهينه مي يژنتيك به منظور دستيابي به بيشينه توان خروجي ماژول فتوولتا كننده فازي بهينه شده، منجر به دهد كه بكارگيري كنترل سازي نشان مي شبيهنتايج

.كاهش نوسانات توان و بهبود آن تحت شرايط متفاوت محيطي خواهد شد a.rezaie@stu.nit.ac.ir دانشكده مهندسي برق و كامپيوتر دانشگاه صنعتي نوشيرواني بابلسي ارشد كارشنا )1 gholamian@nit.ac.ir )نويسنده مسئول(دانشكده مهندسي برق و كامپيوتر دانشگاه صنعتي نوشيرواني بابلاستاديار ) 2

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020

نشريه انرژي ايران / 1392 زمستان 4 شماره 16دوره

84

مقدمه

انرژي . بخش پيش روي بشر در مقابل بحران انرژي استهاي اميددر جهان معاصر، انرژي خورشيدي يكي از گزينه هاي سيستم. در تمام نقاط جهان قابل استحصال استاباشد كه تقريبپايان ميخورشيدي يك انرژي پاك، رايگان و بي

همين امر . ز نصب داراي كمترين هزينه تعمير و نگهداري هستندهاي خورشيدي پس ايك در بين ساير سيستميفتوولتاهاي فراوان عليرغم مزيت. هاي خود را در زمينه اين انرژي پاك گسترش دهندمحققين را بر آن داشته است كه فعاليت

يك نسبتاً پايين يتاهاي فتوولبازده سيستم اينكه از جمله،ها داراي معايبي نيز هستنديك، اين سيستميهاي فتوولتاسيستم ].24،25[ تكنيك رديابي نقطه بيشنه توان پيشنهاد گرديده است ،براي غلبه بر اين مشكل]. 20[است

با توجه به اينكه شدت تابش خورشيد متغير است، نقطه بيشينه توان بسرعت از يك منحني به منحني ديگري منتقل تر بايست قادر باشد هرچه سريعبه منظور كاهش نوسانات و اتالف توان ميكننده نقطه بيشينه توان كنترل،بنابراين. شودمي

ها در اين روش. هاي هوشمند قابل توجه استهاي پيشنهاد شده، استفاده از روشدر ميان روش]. 2[به اين نقطه برسد فزايشي و غيره شده است هاي متداول نظير آشفتن و مشاهده كردن، هدايت اهاي اخير بهبود يافته و جايگزين روشسال

هاي خطي و غيرخطي هاي كنترل فازي در سيستمبا توجه به طبيعت اكتشافي، تأثيرگذاري و سادگي، روش]. 10 و 21، 4[كنترل رديابي ] 16[ در ،براي مثال]. 21[يك دارند يهاي فتوولتااي در رديابي نقطه بيشينه توان در سيستمنقش برجسته

روش فازي انجام شده كه سرعت رسيدن به نقطه بهينه هشت برابر بيشتر از روش آشفتن و مشاهده نقطه بيشينه توان به .كردن است

ها كننده طراحي بيشتر كنترل،در واقع. اغلب آنها داراي يك ايراد آشكار هستند،هاي فازيبا وجود قابليت باالي سيستم روش رديابي نقطه ،اما در اين مقاله]. 2 [مند نظاماز يك روشبه روش سعي و خطا صورت پذيرفته است نه با استفاده

كننده فازي، استفاده نكته جديد استفاده شده در كنترل. كننده هوشمند فازي ارائه شده استنه توان با استفاده از كنترليبيشبا استفاده از الگوريتم كننده پارامترهاي اين كنترل. از سه ورودي به جاي دو ورودي و بكارگيري روش هوشمند است

سازي با يك نتايج حاصل از شبيه،در نهايت. اندژنتيك جهت كاهش نوسانات توان حول نقطه بيشينه توان، بهينه شده . كننده فازي متداول تحت شرايط متفاوت محيطي نظير تغيير در شدت تابش و دما ارائه و مقايسه خواهند شدكنترل

يكيماژول فتوولتا

هاي رياضي مختلفي براي بهبود مدل. يك، ابتدا بايد مدار معادل آن تعيين شودي به مدل سلول فتوولتايابيستبراي ديك با يهاي مختلفي از سلول فتوولتا مدل،در منابع مختلف. اندرفتار غيرخطي ناشي از پيوندهاي نيمه هادي بررسي شده

].13[شود يك ديده ميياژ و جريان سلول فتوولتاتوجه به روند ساخت و پارامترهاي دخيل در محاسبه ولت

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020

1392 زمستان4شماره 16 دوره/ نشريه انرژي ايران

85

نشان داده شده است كه در ) 1(اين مدل در شكل . مدل مورد بررسي در اين مقاله با دو ديود در نظر گرفته شده است بيانگر نشتي) RSH(مقاومت موازي ]. 15[كند تبديل انرژي تابشي را به جريان الكتريكي مدل مي) Iph(آن منبع جريان

هاي متفاوت اتصاالت و ديودهاي موازي بيانگر مقاومت) RS(يك، مقاومت سري يحاصل از اثرات جانبي روي سلول فتوولتا)D1 و D2 ( بيانگر مدل پيوندPN 13[ است .[

يك يمدل سلول فتوولتا) 1شكل

:است) 2(و ) 1(يك به صورت روابط يمعادله جريان ماژول فتوولتا

RPddph IIIII −−−= 21 )1 (

Sh

SSS

SSph

RIRV

TkAIRVqI

TkAIRVqIII

.)1..

)..((exp

)1..

)..((exp

22

11

+−−

+×

−−+

×−=

)2 (

جريان اشباع ديودها، IS1,2 بار الكتريكي، q. يك هستندي ، ولتاژ و جريان خروجي ماژول فتوولتاI و Vرامترهاي پاA1,2آل پيوند ديودهاي ضريب ايدهD1 وD2 ،K ثابت بولتزمن و Tدماي سلول بر حسب درجه كلوين است .

،باشد كه در واقعيك به جريان تابشي وابسته مييا واضح است كه جريان خروجي ماژول فتوولت،با توجه به معادله باالتواند توليد كند، تواني كه يك ماژول مي،به همين ترتيب. هاستجريان وابسته به تابش خورشيد و دماي پيوند سلول

].19، 13[وابسته به تابش خورشيد و دماي پيوند نيمه هادي است

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020

نشريه انرژي ايران / 1392 زمستان 4 شماره 16دوره

86

رديابي نقطه بيشينه توان

ك به همراه مشخصه بار الكتريكي را نشان ييي و نقطه بهينه عملكرد ماژول فتوولتامشخصه غير خط) 2( شكل اگر . توان بيشترين توان را از ماژول دريافت نمود تنها يك نقطه كار بهينه وجود دارد كه مي،مطابق اين مشخصه. دهدمي

كننده الكتريكي با رابر بودن مقاومت مصرف به ماژول متصل شود، استحصال بيشينه توان در صورت بابار الكتريكي مستقيماما چنانچه بار الكتريكي غير از آن به ماژول متصل ]. 12[پذير خواهد شد يك امكانينسبت ولتاژ به جريان ماژول فتوولتا

ه سبب توان ماژول تغيير نموده و ب- با تغيير شرايط محيطي مشخصه ولتاژ،از طرفي. شود، توان دريافتي بيشينه نخواهد بودكننده مصرف،لذا براي دريافت توان بيشينه مقاومت. شودآن نقطه كار بهينه از يك منحني به منحني ديگر منتقل مي

.باشدپذير نميالكتريكي بايد تغيير كند كه اين امر عمال امكان

طور كه همان]. 1[ است براي غلبه بر اين مشكالت به يك بخش واسطه به نام ردياب نقطه بيشينه توان نياز،بنابراين در ا به همراه بخش كنترل است و غالبDC/DCكننده نقطه بيشينه توان يك مبدل شود، دنبالمشاهده مي) 3(در شكل

].17[گيرد كننده الكتريكي قرار مييك و مصرفيبين ماژول فتوولتا

يك و بار الكتريكييمشخصه ماژول فتوولتا) 2شكل

كردن و هدايت افزايشي ، آشفتن و مشاهدهHill Climbingنقطه بيشينه توان نظير روش هاي مختلف رديابي روش

]:3[هاي متداول داراي معايبي هستند كه عبارتند از اين روش]. 3[وجود دارد

.به آهستگي به نقطه كار بهينه مي رسند •

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020

1392 زمستان4شماره 16 دوره/ نشريه انرژي ايران

87

واهد داشت كه باعث خ نوساناتيحداكثر يك در نقطه يدر حالت پايداري، دامنه توان ماژول فتوولتا • .شوداتالف توان مي

كند، نقطه كار از نقطه بهينه فاصله در روزهاي ابري هنگامي كه تابش نور خورشيد بسرعت تغيير مي • .گيردمي

هاي هاي اخير روشهاي جديدتري نظير كنترل فازي و عصبي و همچنين در سال تكنيك،براي غلبه بر اين معايبشود كه پارامترهاي آن با كننده فازي جديد پيشنهاد مي يك كنترل،در ادامه]. 8 و 9، 25[است شدهكنترل هوشمند پيشنهاد

.استفاده از الگوريتم ژنتيك بهينه خواهد شد

ك مستقلييساختار سيستم فتوولتا) 3شكل

كننده فازي كنترل-

ي نقطه بيشينه توان در شرايط تغييرات ول ردياباهاي متدروشاطور كه در بخش قبل اشاره گرديد، معموال همانهاي نوين و هوشمندي از جمله كنترل فازي پيشنهاد شده است كه امروزه روش. ناگهاني داراي محدوديت هايي هستند

.هاي قبلي را نداشته باشدبسياري از محدوديت

ساز بخش فازي،بخش اول. نشان داده شده است) 4(كننده فازي از سه بخش اصلي تشكيل شده كه در شكل كنترلبخش . كند به مجموعه فازي يا زباني تبديل مي،باشد كه متغيرهاي ورودي را كه متغيرهايي با مقادير حقيقي هستندمي آنگاه فازي در پايگاه قواعد فازي را بر اساس اصول منطق فازي تركيب - موتور استنتاج فازي است كه قوانين اگر،دومساز يك مجموعه فازي را به متغيري با مقدار حقيقي براي يك سيستم مشخص در غيرفازي يك،كند و سرانجاممي

]. 18[كند خروجي تبديل مي

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020

نشريه انرژي ايران / 1392 زمستان 4 شماره 16دوره

88

ساختار سيستم فازي) 4شكل

در ]. 7[كنند يك عمل مييتوان ماژول فتوولتاـ هاي رديابي نقطه بيشينه توان بر پايه مشخصه ولتاژاغلب روش در (CE) همان تغييرات توان به تغييرات ولتاژ و تغييرات آن (E)كننده فازي هاي كنترلوديكننده فازي معموال ور كنترل . است(D∆)كننده فازي نيز سيكل كاري خروجي كنترل. اندبيان شده) 4(و ) 3( هستند كه در روابط (t)زمان

ظور افزايش توان خروجي ماژول از ولتاژ خروجي ماژول به عنوان ورودي سوم به من،در مدل پيشنهادي اين مقالهكننده فازي پيشنهادي كننده فازي متداول و همچنين كنترلساختار يك كنترل ). 5رابطه ( يك استفاده شده است يفتوولتا

.نشان داده شده است) 5(رديابي نقطه بيشينه توان در شكل

]8) [ الف-5(

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020

1392 زمستان4شماره 16 دوره/ نشريه انرژي ايران

89

) ب-5(

كننده فازي پيشنهاديكنترل) كننده فازي متداول بكنترل) توان الفكننده نقطه بيشنه ساختار كنترل) 5شكل

)1()()1()(

)(:1−−

−−=

tVtVtPtP

tEINPUTpvpv

pvpv

)3 (

)1()()(:2 −−= tEtEtCEINPUT )4 (

)(:3 tVINPUT )5 (

ساز ميانگين مراكز استفاده از غيرفازي) 6(به رابطه و با توجه (Mamdani) از موتور استنتاج ممداني ،در اين سيستم. مركز ثقل مجموعه فازي است درجه ارتفاع مجموعه فازي و Dj تعداد مجموعه فازي، n ،در اين رابطه]. 6[شده است

اول كننده فازي پيشنهادي براي ورودي اول، ورودي دوم كه همان تغييرات ورودي، توابع عضويت كنترل) 6(مطابق شكل تا mf)1( و براي خروجي سيكل كاري از (P)، مثبت (Z)، صفر (N)است و همچنين ولتاژ ماژول به صورت منفي

)9(mfاندگذاري شده نام.

∑∑

=

==Δ n

j j

n

j j

D

DyD

1

1

)6 (

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020

نشريه انرژي ايران / 1392 زمستان 4 شماره 16دوره

90

) الف-6(

) ب-6(

) ج-6(

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020

1392 زمستان4شماره 16 دوره/ نشريه انرژي ايران

91

) د-6(

كننده فازي پيشنهادي برايتوابع عضويت كنترل) 6شكل خروجي سيكل كاري) د(ورودي سوم، ) ج(، ورودي دوم) ب(ورودي اول، ) الف (

زم به ذكر است كه قوانين داراي ال. است) 1(كننده فازي مطابق جدول آنگاه فازي استفاده شده در كنترل-قوانين اگر

.اندتناقض حذف شده سازي سيكل كاريقوانين فازي به منظور بهينه) 1جدول

 ورودي اول  ورودي دوم  ورودي سوم  خروجي

N N Z Mf4 N N G Mf1 N Z Z Mf3 N Z G Mf1 N P Z Mf5 N P G Mf4 Z N Z Mf4 Z N G Mf2 Z Z Z Mf5 Z P L Mf8 Z P Z Mf6 Z P G Mf4 P N L Mf7 P N Z Mf5 P Z L Mf7 P Z Z Mf6 P P L Mf9 P P Z Mf7

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020

نشريه انرژي ايران / 1392 زمستان 4 شماره 16دوره

92

كننده فازي با استفاده از الگوريتم ژنتيكبهينه سازي كنترل

اين الگوريتم به ]. 11[كند انتخاب ميأله راه حل مناسب را براي حل مس، تكاملنظريهگيري از الگوريتم ژنتيك با بهرهها در قالب يك كروموزوم كدگذاري توليد كرده و هر يك از اين پاسخألهاوليه پاسخ تصادفي براي مستعداد جمعيت

ن ميزان برازندگي هر كروموزوم، پس از تعيي. شودها بر حسب تابع معيار تعيين ميميزان برازندگي اين كروموزوم. شوند ميدو كروموزومي كه ارزش بيشتري غالبا . شوندر ريخته مي دو حفظ شده و بقيه به،هايي كه ارزش باالتري داشته باشندآن

پس از تبادل ژنتيكي بين دو والد و . كنندهاي خود فرزندان را ايجاد ميدارند به عنوان والد انتخاب شده كه با مبادله ژن ،اين صورتدر غير . شود الگوريتم متوقف مي،عمل جهش، شرايط توقف بررسي شده و در صورت ارضاي شرايط توقف

دهد ساختار كلي الگوريتم ژنتيك را نشان مي) 7(شكل . كندگردد و مراحل بعدي را تكرار ميالگوريتم به مرحله دوم باز مي]23 .[

براي هر كروموزوم در . گام مهمي در جهت بهبود روند الگوريتم ژنتيك است، انتخاب تابع معيار يا همان تابع برازندگيدر . شودگيري و صحت عملكرد كنترل كننده توسط برازندگي اين تابع سنجيده مييك جمعيت مقدار تابع برازندگي اندازه

.يك حول نقطه بهينه استي هدف كاهش نوسانات توان خروجي ماژول فتوولتا،اين مقالهاي و منظور از خطا اختالف بين توان لحظه. شود تابع برازندگي به صورت انتگرال قدر مطلق خطا انتخاب مي،ينبنابرا

) 8(و ) 7(روابط . گراد است درجه سانتي25 كيلووات بر متر مربع و دماي 1توان ماژول تحت شرايط استاندارد يعني تابش .داردتابع برازندگي را بيان مي

]25[ كلي الگوريتم ژنتيكي ساختار) 7شكل

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020

1392 زمستان4شماره 16 دوره/ نشريه انرژي ايران

93

∫= dttefitness |)(| )7 (

PVSTC tPtPte )()()( −= )8 (

. دهدمقدار پارامترهاي الگوريتم ژنتيك را نشان مي) 2(جدول

تنظيمات الگوريتم ژنتيك) 2جدول

مقدار پارامتر

40 تعداد جمعيت

100 تعداد تكرار

Roulette wheel روش انتخاب

Top سنجش برازندگي

8/0 درجه تبادل

گوسين روش جهش

دهند كه محدوده هر ها را تشكيل مي ژنC18 تا C1پارامترهاي . خواهند بود) 3(هاي توابع عضويت مطابق جدول ژن .نشان داده شده است) 6(يك از آنها در شكل

هاي توابع عضويتژن) 3جدول

1كروموزوم

C3 C2 C1

2كروموزوم

C6 C5 C4

3كروموزوم

C9 C8 C7

4زوم كرومو

C18 C17 C16 C15 C14 C13 C12 C11 C10

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020

نشريه انرژي ايران / 1392 زمستان 4 شماره 16دوره

94

. نشان داده شده است) 8(توابع عضويت بهينه شده نيز در شكل

) الف-8(

) ب-8(

) ج-8(

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020

1392 زمستان4شماره 16 دوره/ نشريه انرژي ايران

95

) د-8(

ورودي ) ج(ورودي دوم، ) ب(ورودي اول، ) الف(كننده فازي پيشنهادي براي توابع عضويت بهينه شده كنترل) 8شكل يكل كاريخروجي س) د(سوم،

سازي پارامترهاي توابع عضويت به منظور كليدزني مطلوبتر شود كه پس از بهينه مالحظه مي،)8(با توجه به شكل

.تغيير يافته است

سازي و نتايجشبيه

كننده به همراه مصرفDC/DCكننده نقطه بيشينه توان، مبدل يك، كنترلييك شامل ماژول فتوولتايسيستم فتوولتاسازي استفاده براي شبيهMATLAB افزار و نرمSolarex BP SX150از ماژول . دوالتور پهناي پالس استاهمي و م . دهد را نشان ميDC/DCپارامترهاي مبدل ) 5(يك و جدول يمشخصات ماژول فتوولتا) 4(جدول . شده است

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020

نشريه انرژي ايران / 1392 زمستان 4 شماره 16دوره

96

]5[مشخصات ماژول فتوولتائيك ) 4 جدول

SOLAREX BP SX 150ماژول فتوولتائيك

توان بيشينه وات150 ولتاژ بيشينه ولت5/34

جريان بيشينه آمپر35/4 جريان اتصال كوتاه آمپر75/4 ولتاژ مدار باز ولت5/43

ضريب دمايي جريان )015/0±065/0/%(

/mV)20±160(- ضريب دمايي ولتاژ

تأثير دما بر توان -)05/0±5/0/%(

دماي نامي عملكرد سلول 2±47

DC/DCمشخصات مبدل افزاينده ) 5 جدول

ميكرو هانري168 اندوكتانس ميكرو فاراد15 خازن خروجي ميكرو فاراد500 خازن داخلي

كيلو هرتز25 فركانس كليدزني

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020

1392 زمستان4شماره 16 دوره/ نشريه انرژي ايران

97

سازي تحت شرايط استانداردشبيه

طور كه در همان. ام شده استهاي مختلف انجكنندهسازي با استفاده از كنترلبا لحاظ كردن شرايط استاندارد، شبيهيك بهتر از يكننده فازي پيشنهادي در بهبود توان خروجي ماژول فتوولتاگردد، عملكرد كنترلمشاهده مي) 9(شكل عملكرد ،همچنين با استفاده از الگوريتم ژنتيك. كننده فازي متداول بوده و منجر به كاهش دامنه نوسانات شده است كنترل

.هبود يافته استسيستم پيشنهادي ب

) الف-9(

) ب-9(

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020

نشريه انرژي ايران / 1392 زمستان 4 شماره 16دوره

98

) ج-9(

كننده فازي متداول، كنترل) ، الفW/m2 1000 و شدت تابش C° 25يك در دماي يتوان خروجي ماژول فتوولتا) 9شكل كننده فازي پيشنهادي بهينه شدهكنترل) كنترل كننده فازي پيشنهادي، ج) ب

سازي تحت شرايط متفاوت تابش و دما شبيه

وات بر متر مربع و همچنين در 500گراد و تابش درجه سانتي25ها در دماي كنندهعملكرد كنترل) 10(در شكل گراد نشان داده درجه سانتي50 وات بر متر مربع و دماي 1000يك در سطح تابش يتوان خروجي ماژول فتوولتا) 11(شكل

. شنهادي بهتر عمل كرده و توسط الگوريتم ژنتيك بهبود يافته استكننده فازي پيدر اين شرايط نيز كنترل. شده است

) الف-10(

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020

1392 زمستان4شماره 16 دوره/ نشريه انرژي ايران

99

) ب-10(

) ج-10(

كننده فازي متداول، كنترل) ، الفW/m2 500 و شدت تابش C° 25يك در دماي يتوان خروجي ماژول فتوولتا) 10 شكل بهينه شدهكننده فازي پيشنهادي كنترل) كنترل كننده فازي پيشنهادي، ج) ب

) الف-11 (

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020

نشريه انرژي ايران / 1392 زمستان 4 شماره 16دوره

100

) ب-11(

) ج-11(

كننده فازي متداول، كنترل) ، الفW/m2 1000 و شدت تابش C° 50يك در دماي يتوان خروجي ماژول فتوولتا) 11 شكل كننده فازي پيشنهادي بهينه شدهكنترل) كنترل كننده فازي پيشنهادي، ج) ب

صورت همزمانسازي تحت شرايط متغير تابش و دما به شبيه

كننده فازي پيشنهادي بهينه شده توسط الگوريتم ژنتيك براي شرايط متغير سطح تابش و دما بررسي عملكرد كنترل 700 به 500 وات بر متر مربع و از 500 به 1000شود كه سطح تابش از فرض مي) الف و ب-12(مطابق شكل . شده است

درجه 28 و 20 و سپس به 18گراد به درجه سانتي25ه همين ترتيب دما نيز از وات بر متر مربع و ب1000 به ، و در نهايتنشان ) ج و د-12(يك در شكل ي توان خروجي، ولتاژ و جريان ماژول فتوولتا،در اين شرايط. گراد تغيير وضعيت دهدسانتي

. داده شده است

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020

1392 زمستان4شماره 16 دوره/ نشريه انرژي ايران

101

) الف-12(

) ب-12(

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020

نشريه انرژي ايران / 1392 زمستان 4 شماره 16دوره

102

) ج-12(

) د-12(

ولتاژ و ) توان ماژول، د) تغييرات دما ج) تغييرات شدت تابش، ب) ده فازي پيشنهادي بهينه شده، الفكنترل كنن) 12شكل جريان ماژول

با استفاده از . تغييرات شدت تابش و دما به صورت همزمان به اين سيستم اعمال شده است،)12(با توجه به شكل

. انديك به همراه توان خروجي در محدوده مقادير بيشينه قرار گرفتهيكننده بهينه شده، ولتاژ و جريان ماژول فتوولتاكنترل

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020

1392 زمستان4شماره 16 دوره/ نشريه انرژي ايران

103

نتيجه گيري

تكنيك هوشمند كنترل نقطه بيشينه توان به منظور بهبود نوسانات توان و افزايش راندمان سيستم ،در اين مقالهكننده فازي متداول و همچنين رلكننده پيشنهادي فازي با سه ورودي و كنتعملكرد كنترل. يك ارائه شده استيفتوولتانتايج حاصل . اندكننده بهينه شده با استفاده از الگوريتم ژنتيك در شرايط متفاوت تابش و دما با يكديگر مقايسه شدهكنترل

كننده فازي نوسانات توان در حالت پايداري نسبت به كنترل،دهد كه با استفاده از روش پيشنهادياز شبيه سازي نشان ميتر توان كننده فازي ژنتيكي نيز منجر به رديابي مطلوبهمچنين عملكرد كنترل. تداول با دو ورودي كاهش يافته استم

توان از مي،سازي و اجرايي نمودن تحقيقات انجام شده در اين مقالهبه منظور پياده. يك شده استيخروجي ماژول فتوولتاFPGA و AVRنيز بهره گرفت .

نابعم

، بهبود روش هدايت افزايـشي بـه منظـور دريافـت بيـشترين تـوان از مولـدهاي )1390 (.روح اهللا ، نژاد، فدايي ، امين مينيروح اال ] 1[ ).PSC(فتوولتائيك، بيست و ششمين كنفرانس بين المللي برق

[2] A. Messai, A. Mellit, A. Guessoum, S.A. Kalogirou. 2011. “Maximum power point tracking using a GA optimized fuzzy logic controller and its FPGA implementation”, Solar Energy (85), 265–277.

[3] Bader N. Alajmi, Khaled H. Ahmed, Stephen J. Finney, Barry W. Williams. 2011. “Fuzzy-Logic-Control Approach of a Modified Hill-Climbing Method for Maximum Power Point in Microgrid Standalone Photovoltaic System” , IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 26, NO. 4.

[4] Bahgat, A.B.G., Helwa, N.H., Ahmad, G.E., El Shenawy, E.T. 2005. “Maximum power point tracking controller for PV system using neural networks”, Renewable Energy 30, 1257–1268.

[5] BP SX150 – 150 watt multi crystalline photovoltaic module datasheet, 2001, (http://www.southwestpv.com/download.html).

[6] C.Ali. 2005. “Étude de la Poursuite du Point de Fonctionnement Optimal du Générateur Photovoltaïque”, 3rd International Conference Sciences of Electronic, Technologies of Information and Telecommunications, TUNISIA, March 27-31.

[7] C.Liu, B.Wu and R.Cheung. 2004. “Advanced Algorithm for MPPT Control of Photovoltaic Systems”, Canadian Solar Buildings Conference Montreal, August 20-24, Refereed Paper.

[8] C. Larbes, S.M. Cheikh, T. Obeidi, A. Zerguerras. 2009. “Genetic algorithms optimized fuzzy logic control for the maximum power point tracking in photovoltaic system”.

[9] Chokri Ben Salah, Mohamed Ouali. 2011. “Comparison of fuzzy logic and neural network in maximum power point tracker for PV systems”, ELSEVIER Electric Power Systems Research (81), 43–50.

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020

نشريه انرژي ايران / 1392 زمستان 4 شماره 16دوره

104

[10] Chu, C. Chen. 2009. “Robust maximum power point tracking method for photovoltaic cells”, a sliding mode control approach. Solar Energy 83 (8), 1370–1378.

[11] D.Goldberg. 1989. “Genetic Algorithms in Search, Optimization, and Machine Learning”, Addision-Wesley.

[12] Emil Jimenez-Brea, Andres Salazar-Llinasy, Eduardo Ortiz-Riveraz, Jesus Gonzalez-LlorenteX. 2010. “A Maximum Power Point Tracker Implementation for Photovoltaic Cells Using Dynamic Optimal Voltage Tracking”, Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), PP. 2161 – 2165.

[13] Evagelia V., Paraskevadaki, Stavros A. Papathanassiou. 2011. “Evaluation of MPP Voltage and Power of mc-Si PV Modules in Partial Shading Conditions”, IEEE TRANSACTIONS ON ENERGY CONVERSION, VOL. 26, NO. 3, SEPTEMBER.

[14] F. Bouchafaa, I. Hamzaoui, A. Hadjammar. 2010. “Fuzzy Logic Control for the tracking of maximum power point of a PV system”. Published by Elsevier Ltd. Selection and/or peer-review under responsibility of [name organizer].

[15] German Solar Energy Society (DGS), 2008. Planning and Installing PV system, A Guide for Installers, Architects and Engineers, 2nd ed. U.K. Earthscan Publications Ltd.

[16] Khaehintung, Sirisuk. 2004. “Implementation of maximum power point tracking using fuzzy logic controller for solar-powered lightflasher applications”, The 47th IEEE International Midwest symposium on Circuits and Systems, Hiroshima, July 25–28, pp. 171–174.

[17] Kida, J., Tokuda, K., Ishihara, Y., Todaka, T. 1991. “Analysis of DC–DC converter for the maximum power point control of photovoltaic”, INTELEC’91, IEEE Proceedings, pp. 291–295.

[18] L.X.Wang. 1997. “A Course in Fuzzy Systems and Control”, International Edition.

[19] M. Azab. 2008. “A New Maximum Power Point Tracking for Photovoltaic Systems”, Procedings of World Academy of Science, Engineering and Technology, Volume 34 ISSN 2070-3740.

[20] Mei Shan Ngan, Chee Wei Tan. 2011. “A Study of Maximum Power Point Tracking Algorithms for Stand-alone Photovoltaic Systems”, IEEE applied powet electronics colloquium.

[21] Mellit, A. Kalogirou, S.A. 2008. “Artificial intelligence techniques for photovoltaic applications”, a review Progress in Energy and Combustion Science 34, 574–632.

[22] Mellit, A. Mekki, H. Messai, A. Salhi. 2010. “FPGA-based implementation of an intelligent simulator for stand-alone photovoltaic system”, Expert Systems with Applications 37, 6036–6051.

[23] R.L.Haupt, S.E Haupt, “Practical Genetic Algorithm”, Secend Edition.

[24] Vora B., Chen J.Q., Bozzano A., Glover B. and Barger P. 2009. "Various Routes to Methane Utilization—SAPO-34 Catalysis Offers the Best Option", Catalysis Today, Vol. 141, PP. 77–83.

[25] Wilamowski BM, Li X. 2002. “Fuzzy system based maximum power point tracking for PV system”, 28th Annual Conf of the IEEE Ind. Electron. Society; pp. 3280–84.

Dow

nloa

ded

from

nec

jour

nals

.ir a

t 5:0

9 +

0330

on

Sun

day

Feb

ruar

y 23

rd 2

020