Enhancing Power Tracking Efficiency in Stand-Alone PV Systems via ‎Adaptive Perturb and Observe (P&O)‎‏ ‏Optimization ‎

الملخص

يُعد تعزيز كفاءة إنتاج الطاقة في الأنظمة الكهروضوئية (PV) تحديًا هندسيًا كبيرًا، لا سيّما في ظل تغيرات الطقس والظروف المناخية المختلفة. توفّر الأنظمة الكهروضوئية مصدرًا نظيفًا وغير قابل للنضوب من الطاقة، إلا أن أداءها يتأثر بشكل كبير بالعوامل المناخية مثل شدة الإشعاع الشمسي، ودرجة حرارة الخلية، والشمس الغائمة جزئيًا. تعتمد خوارزمية تتبع نقطة القدرة العظمى (MPPT) بشكل شائع على تقنية الاضطراب والمراقبة (P&O). ومع ذلك، فعند استخدام خطوة اضطراب كبيرة، قد تؤدي الطريقة إلى تذبذب حول نقطة القدرة العظمى. وعلى النقيض، فإن استخدام خطوة صغيرة يحسن دقة التتبع لكنه يبطئ وقت الاستجابة بشكل ملحوظ، مما يحد من قدرة النظام على الوصول بسرعة إلى نقطة القدرة العظمى الحقيقية في ظل التغيرات البيئية. ولمعالجة هذه المشكلات، تم اقتراح نهج محسّن يعتمد على استخدام خطوات اضطراب تكيفية. تقوم هذه الخوارزمية المحسّنة بضبط نبضة التشغيل مغير الرفع (Boost Converter) بشكل ديناميكي، مما يسمح بتتبع أكثر كفاءة ودقة لنقطة القدرة العظمى تحت الظروف المناخية المتغيرة. تُستخدم وحدة تحكم دقيقة في تنفيذ خوارزمية تتبع نقطة القدرة العظمى (MPPT) على مستوى البرمجيات .وتُعد هذه الوحدة جزءًا من دائرة التحكم، وهي وحدة التحكم في شحن الطاقة الشمسية. تم محاكاة الدائرة المقترحة باستخدام برنامج MATLAB/Simulink إصدار R2024a  في  نظام توليد الكهرباء الكهروضوئي المستقل عن الشبكة. وقد أظهرت الخوارزمية المحسنة المعتمدة لتقنية الاضطراب والمراقبة (P&O) أداءً أكثر سلاسة وكفاءة أعلى مقارنةً بالخوارزمية التقليدية ذات الخطوة الثابتة.