شبکه های عصبی مصنوعی و واحدهای تولیدی کوچک

دانلود پایان نامه

با وجود آنـکه تحقیقات گسترده‌ای در این روش انجام گرفته است، طیف‌نمای امپدانس به ندرت در عمل برای اندازه‌گیری حالت شارژ بکار می‌رود. طبق تحقیقات انجام‌شده، مشخص شده‌است که طیف‌نمای امپدانس حساسیت بسیار زیادی به دما دارد به‌طوریکه تنها در فرکانسهای بسیار بالا قابل استفاده است[3].
1-3-5 شبکه های عصبی مصنوعی
از آنجا که شبکه‌های عصبی بین داده‌های ورودی و خروجی هر سیستمی، رابطه‌ای مشخص ایجاد می‌کنند، بنابراین برای هر نوع باتری و هر نوع سیستمی می‌توانند به‌کار ‌روند. در بعضی روشها برای تخمین حالت شارژ باتری با استفاده از شبکه‌های عصبی، شبکه قبل از استفاده، آموزش داده می‌شود. در صورتیکه در بعضی روشهای دیگر، شبکه به‌صورت وفقی و در حین کار باتری آموزش می‌بیند. در روش آخر استفاده از دیگر روشهای تخمین، برای تولید داده‌های آموزشی ضروری است. خطای بوجود آمده در تخمین به نحو چشمگیری به داده‌های آموزشی و روش آموزشی مربوط است[12,11,10,9,8].
1-3-6 تخمین با استفاده از فیلتر کالمن
فیـلتر کالمن یکی از الگـوریتمهای موفق تخمین است که بـراساس مدل گسسته فضای حالت سیستم‌های دینامیکی، به‌صورت وفقی و با محاسبات برگشتی، قادر است حالتهای درونی سیستم را که به‌صورت مستقیم قابل اندازه‌گیری نمی‌باشند، تخـمین بـزند. از ایـن‌روی در بسیـاری از تحقیقات، که برروی تخمین حـالت شارژ باتـری‌ها انـجام شده‌اسـت، از الگوریتم فیلتر کالمن بهره جسته‌اند[17,16,15,14,13].
در برخی از کارهای انجام شده، از این تخمینگر برای تخمین ولتاژ مدارباز باتری یا برخی پارامترهای داخلی باتری که دارای رابطه‌ای مستقیم با حالت شارژ باتری هستند، استفاده شده‌است[14,13] .اما دربرخی دیگر با استفاده از حالت شارژ به‌عنوان یکی از متغیرهای حالت مدل باتری، حالت شارژ به‌طور مستقیم، با استفاده از فیلتر کالمن توسعه یافته، تخمین زده می‌شود[17,16,15,3]. یکی از مزایای فیلتر کالمن، قابلیت اعمال آن به هر نوع باتری است و از معایبش، حجم بالای محاسباتی و همچنین طراحی مدلی خوب برای باتری استفاده شده، می‌باشد.
1-4 کنترل حالت شارژ
در روشهای سنتی کارکرد باتری‌ها، تنها از حدود مـشخص برای ولتاژ پایانه‌های باتری جهت حفاظت آن از اضافه شارژ و اضافه دشارژ آن استفاده می‌شد که روشی ناکارآمد است و باعث تخریب و کاهش عمر باتری می‌گردد[18,3].
در[20] از یک کنترل‌کننده فازی، با استفاده از دو مد دریافت و شارژ، برای کنترل حالت شارژ باتری استفاده شده است. در مد دریافت، که دارای بازه زمانی بسیار کوچکتری نسبت به مد شارژ است، ولتاژ مدارباز و همچنین جریان شارژ اندازه‌گیری می‌‌شود و با استفاده از داده‌های به‌دست آمده، کنترل‌کننده فازی به کنترل حالت شارژ در مد شارژ می‌پردازد. روش ارائه شده به دلیل قطع‌کردن بار در مد دریافت، نیاز به سوئیچ‌های اضافی و بیشتر شدن هزینه دارد و همچنین برای کاربرد در خودروهای هیـبرید که علاوه بر افزایـش هزینه، قطـع بار می‌تواند موجب صدمه به مصرف‌کننده‌های الکتریکی باشد، مناسب به نظر نمی‌آید.
در مرجع[21] از سیستم کنترلی برای کنترل یک ماژول هیجده تایی متشکل از دو شارژکننده، استفاده شده است که شارژکننده اصلی برای شارژ کردن کل ماژول به‌کار می‌رود، در صورتیکه شارژرکننده کمکی برای متوازن کردن حالت شارژ هر کدام از سلول‌ها استفاده می‌گردد. در مرجع ذکر شده برای کنترل از روش شارژ جریان ثابت و برای تخمین حالت شارژ از روش شمارش آمپرساعت بهره گرفته شده‌است.
فصل دوم
منابع تولید پراکنده
2-1 بحران انرژی در جهان
آنچه اکنون به عنوان بزرگترین مشکل جهانی، بشر را تهدید می کند، کمبود انرژی و آلودگی هوا بر اثر استفاده از سوخت های فسیلی است. برای رفع این دو معضل بزرگ از مدتها پیش، پژوهشگران و دانشمندان مطالعه و تحقیق برای استفاده از انرژی های تجدید پذیر و پاک را شروع کرده اند و اکنون که دشواری های گرانی و کمبود سوخت های فسیلی و حداقل در50 سال آینده، پایان یافتن این قبیل سوخت ها، پیش بینی شده و شدت آلودگی هوا، کلان شهرهای دنیا را بشدت تهدید می کند، مسئولان کشورها نیز با اختصاص بودجه های سنگین، تمامی دانشگاهها و مراکز پژوهشی را تشویق به یافتن انرژی های جایگزین و کم مخاطره می کنند .می توان گفت، اکنون که دو مسئله به هم پیوسته انرژی و آلودگی هوا (محیط زیست)، به عنوان یک مشکل جهانی عظیم روز بروز تشدید می شود و تا زمانی که راهکارهای علمی و عملی برای آن پیدا نشود، انسان خاکی در مخاطره جدی قرار دارد. از گذشته های نه چندان دور، راه حل هایی برای تولید انرژی از منابع طبیعی مورد مطالعه قرار گرفته و عناصری مانند، آفتاب (نور خورشید)، آب، باد و امواج اقیانوس ها مورد توجه قرار گرفته است و دانشمندان می کوشند با استفاده از این عناصر طبیعی، مشکل انرژی را حل کنند که پی آمد آن، کاهش آلودگی هوا و محیط زیست سالم خواهد بود. استفاده از قایق ها و کشتی های بادبانی و آسیاب های بادی و آبی، استفاده وسیع از انرژی آفتاب در مقاصد گرمایش و سوزاندن چوب و امثالهم برای تولید حرارت، تعبیه بادگیریهای طبیعی برای سرمایش اماکن مسکونی و بسیاری موارد دیگر از جمله مثال های بارز استفاده انسان از منابع انرژی طبیبعی می باشد. با گذشت زمان و در اثر رشد جوامع و پیچیده تر شدن صنعت و تکنولوژی، نیاز بشر به منابع انرژی شدت یافت و کشف و بهره برداری وسیع منابع فسیلی را ناگزیر نمود. در دنیای امروز انفجار جمعیت و ارتقاء سطح زندگی و رفاه انسان ها که نیاز به منابع انرژی را بیش از پیش شدت بخشیده است از یک طرف و آسیب ها و تهدیدات روز افزونی که استفاده بی رویه از انرژیهای فسیلی به طبیعت و محیط زیست وارد کرده و می کند از طرف دیگر، ادامه این روند را غیر ممکن ساخته است، بطوریکه شوک نفتی دهه هفتاد به عنوان یک نقطه گسسته، لزوم توجه به منابع جایگزین را بیش از پیش برای سیاستگذاران انرژی کشور های صنعتی مطرح نموده است. لذا از آن زمان به بعد، بشر با نگاهی دوباره به خورشید، باد، امواج و سایر منابع طبیعی پاک و لایزال) منابع تولید پراکنده (، سعی نموده است که وابستگی خود به منابع فسیلی را تا حد امکان کم نماید.
2-2 منابع تولید پراکنده :
منظور از تولید پراکنده برق، واحدهای تولیدی کوچک(کمتر از یک مگاوات) است که نزدیک مصرف کننده قرار دارند و می توانند مستقلا یا متصل به شبکه سراسری، برق تولید نمایند.
این نیروگاهها، بسته به مکان مورد استفاده می توانند از انواع مختلف زیر باشند: نیروگاه های خورشیدی، بادی، ژئوترمال(زمین گرمایی) و نیز نیروگاههای که با استفاده از سوخت های فسیلی مثل گاز طبعیی کار می کنند.
علاقمندی به استفاده از نیروگاههای تولید پراکنده از سال 1973 شروع شد. علاوه بر آنچه گفته شد با توسعه استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر، نیروگاههای تولید پراکنده برای مصرف کننده های کوچک که دور از شبکه سراسری برق قرار دارند مناسب گردیده است. علاوه بر این، این واحد- ها برای در فضا و زیر آب و مصارف پزشکی کاربرد دارند، همچنین تقریبا بیش از یک میلیون روستای پراکنده در جهان وجود دارد که امکان دسترسی به شبکه برق سراسری را ندارند و استفاده از تولید پراکنده بهترین راه رساندن برق به این منطقه است.
2-3 فناوریهای تولید پراکنده:
فناوریهای زیادی برای تولید پراکنده ارائه شده و به کار گرفته شده و به کار گرفته شده اند، توان تولیدی نیروگاههای تولید پراکنده بسته به کاربرد آنها در دامنه میلی وات تا مگاوات تغیر می یابد. تعدادی از این فناوری ها در ذیر آورده شده است.
سیستم های تبدیل انرژی بادی به الکتریکی
نیروگاههای فتوولتاییک
نیروگاههای ژئوترمال
سیستم های تبدیل انرژی موجی و جزر و مدی به الکتریکی