GETTY IMAGES

This article is part of our exclusive IEEE Journal Watch series in partnership with IEEE Xplore.

印度奧迪沙科技大學(xué)（https://www.cet.edu.in/）的研究人員開(kāi)發(fā)了一種由光伏陣列供電的直流電動(dòng)機(jī)模型（https://ieeexplore.ieee.org/document/10199309/）。該系統(tǒng)依靠人工智能來(lái)優(yōu)化太陽(yáng)能電池陣列的輸出，并以88%的效率運(yùn)行電機(jī)；現(xiàn)實(shí)世界中的直流電動(dòng)機(jī)具有75%到80%的效率。這種太陽(yáng)能電機(jī)有朝一日或可用于工業(yè)機(jī)器、家用電器，甚至電動(dòng)汽車(chē)。

該研究的主要作者Bismit Mohanty表示，該模型的重點(diǎn)是提高系統(tǒng)的整體效率，以獲得可用太陽(yáng)能的最高電機(jī)輸出。效率的提高來(lái)自AI算法，該算法優(yōu)化了太陽(yáng)能電池陣列的功率輸出，以及電機(jī)的再生制動(dòng)系統(tǒng)和可以從太陽(yáng)能電池陣列和制動(dòng)系統(tǒng)充電的電池。

太陽(yáng)能電池有一個(gè)最大功率點(diǎn)，這是在給定的照射量下它們將提供的最大電能。最大功率點(diǎn)隨溫度和陽(yáng)光而波動(dòng)，因此太陽(yáng)能電池并不總是輸出最大功率。盡可能接近最大輸出的方法是改變太陽(yáng)能電池的電阻，從而改變提取的電量。

這就是人工智能模型的用武之地。在他們的MATLAB/Simulink模型中，Mohanty和他的同事訓(xùn)練了一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)每天數(shù)千次的溫度和輻照度測(cè)量，計(jì)算出能產(chǎn)生最大輸出的太陽(yáng)能電池電阻。該技術(shù)利用現(xiàn)有的人工智能技術(shù)進(jìn)行最大功率點(diǎn)跟蹤。因?yàn)樵撃Ｐ褪鞘褂蒙窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的，所以它可以使用復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)測(cè)，但不能傳達(dá)這些預(yù)測(cè)的確切標(biāo)準(zhǔn)，更像是一個(gè)預(yù)測(cè)黑匣子。

根據(jù)該模型，當(dāng)陽(yáng)光明媚時(shí)，太陽(yáng)能電池陣列產(chǎn)生足夠的電力來(lái)運(yùn)行電機(jī)，將多余的能量?jī)?chǔ)存在電池中。陰天時(shí)，電動(dòng)機(jī)會(huì)耗盡電池。每當(dāng)剎車(chē)時(shí)，電機(jī)的再生制動(dòng)系統(tǒng)都會(huì)給電池充電，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。該團(tuán)隊(duì)只創(chuàng)建了一個(gè)虛擬模型，但構(gòu)建一個(gè)可工作的物理模型可能是未來(lái)的進(jìn)一步研究。

這種太陽(yáng)能電機(jī)模型可以用于工業(yè)環(huán)境或家用電器，如冰箱和風(fēng)扇。Mohanty說(shuō)，他希望有一天能在電動(dòng)汽車(chē)中使用這樣的系統(tǒng)，這將消除將電動(dòng)汽車(chē)接入主電網(wǎng)的需要。

Mohanty說(shuō)：“現(xiàn)在我們必須在充電站站或家里為電動(dòng)汽車(chē)充電。我想要打造一款無(wú)電荷的電動(dòng)汽車(chē)，它的電力直接來(lái)自（汽車(chē)上的）太陽(yáng)能電池陣列。”