همانطور که مشخص شده است، سیستمهای فتوولتائیک (PV) با توجه به سازگاری با محیط زیست و اینکه منبع انرژی پایدار و اقتصادی و همچنین در وسایل نقلیه هم کاربری دارد، اهمیت بیشتری پیدا کرده است. از سوی دیگر، هنوز هم این نوع تکنولوژی با محدودیتهای کارایی مواجه است، بنابراین تکنیکهای کنترلی به نام ردیابی نقطه حداکثر توان (MPPT) برای استفاده بهینه از قدرت موجود پیشنهاد شده است. این الگوریتمها کنترلهای ردیابی هستند که برای به دست آوردن حداکثر توان از ماژول های PV به کار گرفته می شوند و این امر وابسته به دما ، شدت تابش خورشیدی ، شرایط سایهای و فرسوده شدن سلول PV است.
کاربردیترین روش های MPPT را میتوان در دو دسته مختلف طبقه بندی کرد: روش تپه نوردی نظیر Perturb و Observer (P&O) و هادی فزاینده Incremental Conductance (INC) و شیوه های ولتاژ ثابت [4-1]. با شروع اجرائیات استاندارد، راه حلهای فنی دیگری ارائه گردید تا باعث بهبود دقت و واکنش دینامیک کنترلهای ردیابی شود [18-5]. از سوی دیگر، اکثر آنها نادیده میگیرند که MPPT یک مسئله بهینهسازی چند بخشی است و زمانیکه تابش غیر یکپارچه بر سیستم فتوولتائیک رخ میدهد، بهینهسازی موضعی در منحنی ویژه P-V بوجود میآید [19].
تلاشهای موثر تحقیقاتی در خصوص توسعه الگوریتمهای بسیار پیچیده MPPT انجام گرفته و قادر خواهد بود تا نقطه حداکثر توان کلی (GMPP) را به منظور خارج سازی کل توان موجود از سیستم PV تحت شرایط جزئی سایهای، شناسایی نماید [33-20].ظرفیت محاسباتی، در دامنه بازدهی و سرعت همگرایی این الگوریتمها کاملاً متفاوت بوده و وابسته به روششناسی نظری است.
برخی شیوهها، GMPP را از طریق بهرهبرداری الگوریتمهای تحقیقی نظیر عملکرد توان ثابت [21] ، شیوه (مستقیم) مستطیلهای تقسیم شده [22]، الگوریتم تحقیقی پنجره ولتاژ محدود شده [25] ، تحقیق Cuckoo [30] مشخص مینمایند در حالی که دیگر الگوریتمهای MPPT بر پایه شیوههای فرااکتشافی نظیر بهینهسازی انبوه ذره [20] و شبکههای عصبی ساختگی (ANNS) می باشند [26]. بصورت کلیتر، در حوزه بهینهسازی چند وجهی از الگوریتمهای تکاملی [34]، مثلاً الگوریتمهای ژنتیکی [35] ، به کارگیری استراتژیهای تورفتگی دیوار انجام میگیرد [36] تا بصورت مناسب کارکردهای چند وجهی را مورد رسیدگی قرار دهند. علاوه بر این، برخی از الگوریتمهای نیشینگ با روشهای جبر گرایانه جفت میشوند [37] تا دقت راه حل نهایی را تقویت نمایند [38]. ایده اصلی، تحقیق اولیه در خصوص مطلوبیت کلی با استفاده از الگوریتم نیشینگ است و بعد DMs از راه حل ارائه شده برای ترسیم یک مطلوبیت واقعی استفاده میکند. بنابراین، تمایز بیشتری در میان الگوریتمهایی پدید میآید، که می تواند اتخاذ شده تا به تعداد مراحل MPPT که از الگوریتمها استفاده میکند بپردازد. در حقیقت، برخی تکنیکها GMPP را ردیابی میکنند. اینکار با استفاده از رویهای خاص انجام میگیرد در حالیکه شیوه های دیگر GMPP را از طریق انتخاب دو مرحله شناسایی مینمایند. نمونه دوم، در مرحله اول اتخاذ یک الگوریتم برای شناسایی تپه در جایی است که GMPP به صورت بالقوه قرار گرفته است و بعد یک الگوریتم دیگر برای دستیابی به GMPP به کار گرفته میشود. در این ارتباط، به نظر میرسد که استفاده از شیوه های فرااکتشافی همگام با Dm باعث ارائه یک راه حل مناسب میشود و اطلاعاتی را در خصوص توزیع تابش خورشیدی روی پانلها یا دمای آنها و همچنین آگاهی در خصوص ماژول سیستم ارائه مینماید. بصورت حقیقی، این تکنیکها میتوانند بدونه استفاده از یک ماژول بکار گرفته شوند. اما این شیوه میتواند بسیار مضر هم باشد زیرا هر گونه ارزیابی تابع هدف نیازمند تغییر ولتاژ PV به منظور اندازهگیری جریان است.
از این جهت، تکنیکهای ذکر شده تاکنون نیازمند سنجش تابش خورشیدی بر روی پانل و دمای محیط هستند و قطع شدن یک بخش بزرگ از خصوصیات PV را هم برای مشخص کردن GMPP در بر میگیرد. متعاقباً، محدودیت اصلی نوع اول از تکنیکها، همان ضرورت بکارگیری سنسورهای اضافی و ماژول های سیستم مناسب میباشد. در عوض محدودیت اصلی در نمونه دوم همان از دست رفتن انرژی با اعتراف به زمان صرف شده برای نمونه گرفتن از PV خاص میباشد. در این خصوص، در [39] تکنیکهایی بر پایه الگوریتم تحقیقی مستقیم (مرحله اول) و یک الگوریتم مناسب P&D (مرحله دوم) پیشنهاد شده است. بصورت کلیتر، تکنیکهای فوقالذکر که برای سیستم PV طراحی شدهاند در یک تاسیسات ثابت قرار میگیرند یعنی جایی که پدیده سایهسازی به صورت ناگهانی و متناوب تغییر میکند نظیر مورد تاسیسات روی سقف وسایل نقلیه برقی. در این مورد، یک ردیابی بسیار دقیق و سریع از GMPP ضروری میباشد تا انرژی استخراجی به حداکثر برسد و در نظر بگیرد که سیستم PV تحت احتمال بالا عمل میکند و تابش خورشیدی بر روی پانل بصورت یکپارچه توزیع نمیشود و بصورت خاص این امر به واسطه وجود دیگر وسایل نقلیه، ساختمانها و هر موانع دیگری است که تابش های خورشیدی تاثیرگذار بر ماژولهای PV را مسدود یا میشکند و در حالی که وسیله نقلیه در ترافیک حرکت میکند این توزیع بصورت مداوم تغییر میکند. به منظور غلبه بر محدودیتهای فوقالذکر، این تحقیق قصد دارد تا بازدهی یک ANN را بر پایه شیوه MPPT مورد بررسی قرار دهد و هدفش ارزیابی سریع و دقیق GMPP در زمانی میباشد که هیچ اطلاعاتی در خصوص توزیع تابش خورشیدی بر روی قسمت ها و دمای آنا ارائه نشده است و زمانیکه سیستم PV در معرض تغییر سریع و مداوم الگوهای سایهساز قرار میگیرد. معیارهای اندکی برای محاسبه GMPP از طریق ابراز ANN بکار گرفته شده است و آنها یک قیاس را ایجاد میکنند. متعاقباً زمان ارزیابی کم و ثابت باقی میماند. در این کار، راه حل ارائه شده توسط ANN به عنوان نقطه شروع، یک شیوه Pfo رده – صفر میباشد و تحت عنوان الگوی تحقیق (Ps) نامگذاری شده است[37]. تا بتواند دقت ارزیابی نقطه توان حداکثر را بهبود بخشد (EMPP). بنابراین، متفاوت از[39] ANN برای ارزیابی مستقیم GMPP در مرحله اول استفاده میشود در حالیکه شیوه P&O فقط برای بهبود بخشیدن به نتیجه استفاده میگردد. نهایتاً، بمنظور ارزیابی عملکرد ساختارهای متنوع ANN ، برخی شاخصهای کیفیت ارائه شدند و قطعیت شیوه پیشنهادی برای پارامتر متغیرهای سیستم PV نیز ارزیابی میگردد.
در حقیقت، ANNs فوراً برای مسئلههای MPPT بکار گرفته میشود اما این اولین بار است که ANNs برای مشخص کردن GMPP استفاده شده و در این تحقیق ارائه شده است. ANN دیگر که بر پایه الگوریتمهای MPPT ارائه شده در آثار گذشته بوده است معمولاً برای جبران پارامتر متغیرهای رخ داده شده در سیستم PV در مشخصات MPPs موضعی استفاده میگردد [18-14]. به عبارت دیگر، ANN که بر پایه شیوه MPPT در [32] ارائه شده است، GMPP را از طریق یک ابزار سنجش جریان و تک ولتاژ ارزیابی مینماید ولی مطالعه محدود به یک تعداد بسیار محدود از ترکیبات سایهساز میشود از این رو در زمانی که این امر بصورت مداوم در معرض تغییر بسیار سریع باشد و شرایط سایه یکپارچه نداشته باشد، عملی بودن سیستم خاص PV مورد تردید قرار میگیرد.
مقاله به این شرح است. شرح مختصری از مدل PV در نظر گرفته شده در بخش 2 ارائه شده است، در حالی که بخش 3 به توضیح روش پیشنهادی MPPT میپردازد. یک تحلیل و تحلیل دقیق از ANN مبتنی بر روش MPPT در بخش 4 شرح داده شده است و یک مطالعه موردی در بخش 5 مورد بررسی قرار گرفته است و در نهایت، برخی نتایج و کارهای آینده در بخش 6 اشاره شده است.