عنوان : شناسایی پارامترهای سلول فتوولتائیک با بهره گیری از الگوریتم رقابت استعماری

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد ساری

 

دانشکده فنی مهندسی گروه برق

پایان نامه جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد (M.Sc.)

گرایش : قدرت

 

عنوان:

شناسایی پارامترهای سلول فتوولتائیک با بهره گیری از الگوریتم رقابت استعماری

 

استاد راهنما:

دکتر سید مهدی حسینی


زمستان 93


برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی گردد

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود می باشد)
تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :
فهرست مطالب
 
عنوان                                                                                                   صفحه
 
چکیده……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 1
 
فصل اول: مقدمه­ای بر انرژی خورشیدی
1-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………. 3
1-2- مروری بر تحقیقات انجام شده در زمینه سلول­های خورشیدی………………………………………. 4
1-3-اهداف پایان­نامه……………………………………………………………………………………………………………………… 6
1-4- سازمان­بندی پایان­نامه………………………………………………………………………………………………………….. 7
 
فصل2: انرژی خورشیدی
2-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………. 9
2-2- انرژی­های تجدیدپذیر…………………………………………………………………………………………………………… 10
2-2-1- انرژی برق آبی…………………………………………………………………………………………………………………. 10
2-2-2-انرژی بادی………………………………………………………………………………………………………………………… 11
2-2-3- انرژی زمین­گرمایی………………………………………………………………………………………………………….. 11
2-2-4-  انرژی خورشیدی…………………………………………………………………………………………………………… 12
2-3-تاریخچه سیستم فتوولتائیک……………………………………………………………………………………………….. 13
2-4- ساختار سیستم­های فتوولتائیک…………………………………………………………………………………………. 16
2-5- مدل الکتریکی سلول فتوولتائیک……………………………………………………………………………………….. 18
2-5-1-مدل دو دیودی…………………………………………………………………………………………………………………. 19
2-5-2- مدل تک دیودی……………………………………………………………………………………………………………… 20
2-6- مشخصه ماژول­های سیستم فتوولتائیک…………………………………………………………………………….. 21
2-7- نقطه بیشینه توان سلول خورشیدی………………………………………………………………………………….. 23
2-7-1 روش­های یافتن MPP………………………………………………………………………………………………………. 24
 
فصل 3: معرفی الگوریتم­ رقابت استعماری
3-1-مروری تاریخی بر پدیده استعمار…………………………………………………………………………………………. 26
3-4-الگوریتم پیشنهادی……………………………………………………………………………………………………………….. 27
3-4-1-شکل­دهی امپراطوری­های اولیه……………………………………………………………………………………….. 30
3-4-2-مدلسازی سیاست جذب: حرکت مستعمره ها به سمت  امپریالیست…………………………. 34
3-4-3-جابجایی موقعیت مستعمره و امپریالیست……………………………………………………………………… 35
3-4-4-قدرت کل یک امپراطوری……………………………………………………………………………………………….. 37
3-4-5-رقابت استعماری……………………………………………………………………………………………………………….. 37
3-4-6-سقوط امپراطوری­های ضعیف………………………………………………………………………………………….. 40
3-4-7-شبه کد مربوط به الگوریتم رقابت استعماری………………………………………………………………… 41
 
فصل 4: شناسایی پارامترهای سلول­های خورشیدی توسط الگوریتم رقابت استعماری
4-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………. 43
4-2- نگاهی کلی بر روش بهینه سازی………………………………………………………………………………………… 43
4-3- نتایج بهینه سازی………………………………………………………………………………………………………………… 46
4-3-1- نتایج بهینه سازی برای مدل دو دیودی………………………………………………………………………… 46
4-3-2- نتایج بهینه سازی برای مدل تک دیودی……………………………………………………………………… 49
4-4- نقطه بیشینه توان سلول خورشیدی………………………………………………………………………………….. 52
 
 
فصل 5: نتیجه­گیری و پیشنهادات
5-1- نتیجه­گیری…………………………………………………………………………………………………………………………… 59
5-2- ارائه پیشنهادات……………………………………………………………………………………………………………………. 60
مراجع …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 61
چکیده انگلیسی……………………………………………………………………………………………………………………………… 64
 
چکیده
با در نظر داشتن نیاز روز افزون و انکارناپذیر به نیروی برق جهت مصارف خانگی، اداری، عمومی و صنعتی و همچنین نزدیکتر شدن به زمان اتمام انرژی­های تجدیدناپذیر مانند سوخت­های فسیلی بهره گیری از انرژی­هایی مانند انرژی خورشید جهت تولید برق خورشیدی به عنوان انرژی جایگزین مورد توجه قرار گرفته می باشد. برق خورشیدی از نوع انرژی­های پاک می­باشدکه آثار مخرب زیست محیطی ندارد و منتشر کننده­ی گازهای گلخانه­ای نیست. سلول­های خورشیدی یکی ازمناسب­ترین منابع برای بهره گیری ازانرژی­های تجدیدپذیر هستند این سیستم­ها بصورت مستقیم انرژی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می­کنند. یکی ازموضوعات اصلی تحقیقات در این زمینه مسئله مدلسازی دقیق این سلول­ها می باشد. شناسایی پارامترها بایستی به گونه­ای باشد که نتایج حاصل ازمدل با داده های اندازه­گیری شده ازسیستم واقعی همپوشانی داشته باشند.
در این پایان نامه از الگوریتم رقابت استعماری به مقصود شناسایی پارامترهای سلول خورشیدی و به حداقل رساندن میانگین توان خطا بهره گیری شده می باشد. بدین مقصود مدل تک دیودی و دو دیودی سلول خورشیدی را در نظر گرفته شده می باشد. پس از به یافتن نقاط مدل بهینه­ سلول خورشیدی، نتایج بدست آمده از شبیه­سازی­ها را با نتایج الگوریتم­های دیگر مورد مقایسه قرار دادیم. نتایج شبیه­سازی حاکی از عملکرد صحیح الگوریتم رقابت استعماری در یافتن مدل دقیق سلول خورشدی می باشد.مدل بدست آمده عملکردی مشابه یک سلول خورشیدی واقعی دارد. پس از آن مقدار بیشینه توان سلول خورشیدی مدلسازی شده را در شرایط محیطی مختلف محاسبه کردیم. مقدار بیشینه توان در دو مدل تک دیودی و دو دیودی تقریباً مشابه بدست آمده می باشد.
 
فصل اول
 
مقدمه­ای بر انرژی­ خورشیدی
 

  • مقدمه

امروزه تقاضای مصرف انرژی در جهان رو به افزایش بوده و با در نظر داشتن محدودیت در بهره گیری از سوخت­های فسیلی برای تولید انرژی علاقمندی در جهت یافتن منابع جایگزین انرژی­های تجدیدپذیر هست. به گزارش شانا، صاحبان منابع فسیلی بایستی بدانند که برداشت بیشتر آن­ها از ذخایر امروز، مستلزم بهره­مندی کمتر فردا و در نهایت تهی­شدن منابع در مدت زمانی کمتر می باشد]1[. خوشبختانه بیشتر ممالک جهان به اهمیت و تأثیر منابع انرژی بویژه انرژی­های تجدید­پذیر  پی­برده­اند و به گونه گسترده برای بهره­برداری از این منابع تحقیقات وسیع و سرمایه گذاری­های اصولی انجام شده می باشد.
در سال ٢٠١١ بالغ بر ٩ درصد از کل انرژی بهره گیری شده در کل حوزه­ها و بخش­های مختلف آمریکا از انرژی تجدید­پذیر تشکیل شده می باشد. شکل1-1 درصد مشارکت هر نوع از انرژی­های تجدیدپذیر را در این بخش نشان­ می­دهد]2[.
در سیستم­های خورشیدی، بادی، زمین­گرمایی و دریایی هزینه­ای برای سوخت پرداخت نمی­گردد. از بین این منابع سلول­های خورشیدی به دلیل ویژگی­های منحصر به فردشان مانند نصب آسان، تعمیرات کم و نداشتن آلودگی و نویز، در سراسر جهان به صورت گسترده­ای مورد بهره گیری قرار می­گیرند.
جهت بهره­برداری بهتر از منابع فتوولتائیک یافتن مدل دقیق سلول خورشیدی دارای اهمیت بسیار زیادی می باشد. هر چه مدل ارائه شده دقیق­تر باشد محاسبات انجام شده دقیق­تر و نتایج شبیه­سازی با نتایج بدست آمده در واقعیت نزدیک­تر خواهند بود. با پیشرفت­های صورت گرفته در زمینه انرژی خورشیدی، مدل­های متعددی برای سلول­های خورشیدی ارائه شده­اند، اما دو مدلی که تا به امروز نسبت به دیگر مدل­ها بیشتر به کار رفته­اند، مدل تک دیودیو دو دیودی می­باشند.
در این پایان­نامه نیز  در راستای  تعریف مدلی برای سلول­های خورشیدی مطالعاتی جهت تشخیص پارامترهای سلول خورشیدی با هدف کمینه­کردن  میانگین توان خطا انجام شده می باشد. در روش پیشنهادی از  الگوریتم رقابت استعماری بهره گیری می­گردد. از قابلیت­های این الگوریتم  می­توان به سرعت همگرایی بالا و عدم به دام افتادن در نقاط بهینه محلی تصریح نمود.

  • مروری بر تحقیقات انجام شده در زمینه سلول­های خورشیدی
این مطلب رو هم توصیه می کنم بخونین:   پایان نامه ارشد برق الکترونیک: ارائه روشی برای تضمین قابلیت اطمینان و تحمل پذیری خطا

در سال­های اخیر با در نظر داشتن اهمیت روزافزون بهره گیری از منابع انرژی­ تجدیدپذیر، سیستم­های فتوولتائیک به عنوان یکی از این منابع که می­تواند تأثیر مهمی در تأمین انرژی داشته باشد مورد مطالعات بسیاری قرار گرفته می باشد. در ادامه به مطالعه چند مورد از مطالعات انجام شده در این زمینه پرداخته می­گردد.
مدلسازی دقیق سلول خورشیدی با تعریف پارامترهای مطلوب یکی از شاخه­های مورد مطالعه در زمینه انرژی خورشیدی می­باشد. این مدلسازی شامل بدست آوردن منحنی جریان بر حسب ولتاژ(I-V) می باشد[8-3]. دو روش اصلی برای مشخص کردن پارامترهای مجهول مسئله­ی مدلسازی می­تواند مورد بهره گیری قرار گیرد که عبارت­اند از: روش­های کلاسیک و الگوریتم­های فراابتکاری.
در مرجع  [9]  از روش کمینه­سازی مربعات که در روش­های کلاسیک جای دارد به مقصود برازش داده­ها بهره گیری شده می باشد و عملکرد روش­های گاوس- نیوتن و لونبرگ – مارکارد درشناسایی پارامترهای یک نمونه سلول خورشیدی واقعی مقایسه شده­اند. نتایج بدست آمده نشان می­دهند که روش کمینه مربعات ابزار مناسبی برای شناسایی پارامترهای سلول­های خورشیدی می باشند.
روش­های هوشمند که معمولاً از رفتار طبیعت الهام گرفته­اندسعی میکنند به یک جواب بهینه نزدیک شوند. برای مثال در [10] از الگوریتم بهینه­سازی زنبور عسل جهت شناسایی پارامترهای سلول فتوولتائیک بهره گیری شده می باشد.
در مرجع [11] به مقصود تعیین پارامترهای مجهول سلول خورشیدی الگوریتم جفت­گیری پرندگان بکار گرفته می­گردد که نقطه حداکثر توان سلول خورشیدی نیز محاسبه شده می باشد.
در مرجع [12] از الگوریتم تکامل تفاضلی برای یافتن پارامترهای مدل تک دیود سلول فتوولتائیک بهره گیری شده می باشد.
در مرجع [13]  روش شناسایی پارامتر مبتنی بر جستجوی HS برای شناسایی پارامترهای ناشناخته سیگنال خورشیدی مدل تک دیود و مدل جفت دیود پیشنهاد شده می باشد. اجرای آسان و کارائی بالا از علت های اصلی محبوبیت  HS برای حل معضلات پیچیده بهینه­سازی می باشد.
در مرجع [14] به مقصود یافتن پارامترهای مدل فتوولتائیک از محیط سیمولینک متلب بهره گیری شده می باشد. مدار الکتریکی تک دیود به عنوان ترکیبی ساده و با دقت کافی بطور گسترده از روش MPP از مقاله­های   [20-15 ]  بهره گیری شده می باشد.
در مرجع[26] چندین پارامتر از ماژول­های فتوولتائیک به نام جریان فوتو، جریان­های اشباع دیودها، ضرایب ایده­آل دیود، مقاومت سری و مقاومت موازی استخراج شده­اند که از روش P-DE بهره گیری می­گردد. نتایج نشان می­دهد روش پیشنهادی نسبت به روش­های مشابه از دقت، سرعت همگرایی بالاتری برخوردار بوده و در آن نیاز به تعداد پارامترهای کنترل کمتری می­باشد.
علاوه بر الگوریتم­های فوق از الگوریتم اجتماع ذرات [21]، الگوریتم ژنتیک [22] و سایر الگوریتم­ها [23-25] نیز برای تعیین پارامترهای مدل تک و دو دیود سلول فتوولتائیک بهره گیری گردید که هر یک از این روش­ها دارای نقاط اشکال و قدرت می­باشند. در همه­ی روش­های مذکور، معیار اصلی بهینه­سازی، به حداقل رساندن اختلاف بین نتایج آزمایشگاهی و نتایج حاصل از مدل مداری بوده می باشد.
در این پایان­نامه از بین روش­های  موجود یکی از  روش­های بهینه­سازی هوشمند که تاکنون  در این زمینه بکار گرفته نشده می باشد مورد مطالعه قرار می­گیرد. روش پیشنهادی الگوریتم رقابت استعماری می باشد، که یکی از الگوریتم­های دقیق و کاربردی برای تعیین پارامترهای سلول فتوولتائیک می­باشد.

  • اهداف پایان­نامه

سلول­های خورشیدی یکی از مناسب­نرین منابع برای بهره گیری از انرژی­های تجدیدپذیر هستند. یکی از موضوعات اصلی مطالعات در این زمینه مسئله مدلسازی دقیق این سلول­ها می­باشد. مدلسازی دقیق سلول خورشیدی و به دست آوردن دقیق پارامترهای آن تأثیر بسزایی در شبیه­سازی، ارزیابی عملکرد طراحی، بهینه­سازی و کنترل دارد.
در این پایان­نامه نیز  با کمک مجموعه­ای از داده­های اندازه­گیری شده و یک الگوریتم، بهینه­سازی انجام خواهد گردید. هر چه پارامتر شناسایی شده منجر به همپوشانی بیشتری با داده­های اندازه­گیری شده شودند، نتایج مدل به رفتار واقعی سیستم نزدیک­تر خواهند بود. در سال­های اخیر الگوریتم­های زیادی برای تعیین پارامترهای سلول­های خورشیدی ارائه شده­اند. بیشتر این روش­ها بر پایه­ی روش­های فراابتکاری  هستند. روش پیشنهادی برای شناسایی پارامترهای سلول خورشیدی الگوریتم بهینه­سازی رقابت استعماری می­باشد که از نظر سرعت و دقت در سطح مطلوبی قرار دارد.
 

  • سازمان­بندی پایان­نامه

در فصل دوم آغاز تاریخچه ای از انرژی های تجدیدپذیر،  انواع انرژی های تجدید پذیر و کاربرد های سلول های خورشیدی و مزایا و معایب آن آورده شده می باشد. سپس مدل تک دیوده و دو دیوده سلول خورشیدی با روابط و شکل­ها تشریح می­گردد. در فصل سوم روش بهینه­سازی پیشنهادی معرفی شده می باشد. در فصل چهارم نتایج شبیه­سازی و جداول مربوطه به آن آورده شده می باشد و در فصل پنجم، این پایان نامه با ارائه نتایج و پیشنهادات به پایان می رسد.
(ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می باشد)
تعداد صفحه : 70
قیمت : چهارده هزار تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می گردد.

پشتیبانی سایت :               serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

دسته‌ها: مهندسی برق