معرفی سیستم فتوولتائیک و مبدل مورد استفاده

معرفی سیستم فتوولتائیک و مبدل مورد استفاده

معرفی سیستم فتوولتائیک و مبدل مورد استفاده

سیستم فتوولتائیک

3-1- مقدمه سیستم فتوولتائیک

3-2- معرفی سیستم فتوولتائیک و مبدل مورد استفاده..

3-2-2- مبدل باک…

3-2-3- مبدل بوست…

3-2-4 مبدل بوست با ساختار Interleaved..

3-2-5- مبدل‌های بوست سه سطحی…

3-2-6- مبدل بوست کسکد…

3-2-7- مبدل افزایش دهنده ولتاژ با سلف تزویج شده…

3-2-8- مبدل پیشنهادی…

3-2-9- بررسی مزایا و معایب مبدل…

3-2-10- مدل مبدل به همراه سلول خورشیدی…

3-3- افزایش بهره عملکرد مبدل SEPIC..

3-3-1- افزایش بهره با اضافه کردن یک ضرب کننده به مدار SEPIC ساده…

3-4- محاسبه بهره مبدل..

3-5- روش کنترل منطق فازی..

3-5-1- سیستم PV با کنترل منطق فازی…

3-6- مفاهیم سیستم عصبی فازی تطبیقی..

3-7- کنترل کننده‌ی تطبیقی فازی-عصبی..

3-8- نتیجه

منابع

سیستم فتوولتائیک

معرفی سیستم فتوولتائیک و مبدل مورد استفاده

در بحث سیستم های فتوولتائیک دراین مطالعه اجزا تشکیل دهنده عبارتند از آرایه فتوولتائیک، mppt کنترلر، مبدل و باتری که در این بخش به بررسی آن­ها خواهیم پرداخت. شکل (3-1) و (3-2) به ترتیب مدل استاتیکی و دینامیکی سلول خورشیدی را نشان می­دهد. با توجه به روابط (3-1) و (3-2) می­توان دریافت که مشخصه جریان – ولتاژ آرایه خورشیدی به شدت تابش و دما وابسته است که در شبی­ سازی های انجام شده در simulink /matlab میزان تابش خورشید برای منطقه مورد مطالعه با استفاده از اطلاعات حاصله از ایستگاه­های هواشناسی 6/7 در نظر گرفته شده است.

مبدل بوست

ولتاژ خروجی آرایه های PV با ساختار اتصال سری – موازی نسبتاً پایین است، بنابراین به مبدل­های DC-DC افزاینده با بهره و راندمان بالا نیاز است تا ولتاژ پایین آرایه های PV را به ولتاژ بالایی همچون 380 ولت برای مبدل های تمام پل یا 760 ولت برای مبدل های نیم پل در سیستم های شبکه 220 ولت تبدیل کند.مبدل های بوست مرسوم، به دلیل ساختار مداری ساده به طور وسیعی در کاربردهای انرژی­های تجدیدپذیر به­کار گرفته می شوند. در شکل (3-4)یک مبدل بوست تک فاز و تک سوئیچ به همراه شکل موج آن نشان داده شده است.

در تئوری، بهره ولتاژ مبدل بوست هر چه زمان خاموشی سوئیچ کوتاه شود، افزایش می یابد و هنگامی که دوره کار نزدیک به یک می شود، بی نهایت می گردد. ریپل جریان تجهیزات سوئیچ برای مبدل های با بهره بالا، زیاد است که این امر موجب افزایش تلفات انتقال در تجهیزات قدرت می گردد. علاوه بر این، مقدار ولتاژ سوئیچ و دیود، برابر ولتاژ خروجی است که این موضوع در کاربردهایی با ولتاژ خروجی بالا باعث افزایش هزینه های سوئیچ می گردد. تلفات بازیابی معکوس دیود خروجی به علت عملکرد در سوئیچنگ سخت، قابل توجه است. همچنین سطح ولتاژ تولید شده توسط مبدل تک فاز و تک سوئیچ پایین است.

جهت مشاهده و دانلود مدلسازی دینامیکی و شبیه‌ سازی مبدل باک و مبدل بوست کلیک کنید .

بررسی مزایا و معایب مبدل

مبدل SEPIC دارای شمایی شبیه مبدل باک -بوست می باشد با این تفاوت که خروجی آن

معکوس نمی شود (یعنی ولتاژ خروجی با پلاریته ای مشابه ولتاژ ورودی است).

از مزیت های اصلی مبدل SEPIC می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ولتاژ ورودی و خروجی با پلاریته های یکسان
• پیوسته بودن جریان ورودی با ریپل کم( در صورتی که از یک سلف به اندازه کافی بزرگ در ورودی استفاده شود، عملکرد مدار در حالت پیوسته باعث کاهش نویز EMI و ممانعت از برخورد با دیگر عملگرهای مدار در مقایسه با مبدل های مشابه می شود که این خود به عنوان مزیت مهمی در بهبود عملکرد MPPT  می­باشد.)
• تولید ولتاژ خروجی تثبیت شده در رنج وسیعی از ولتاژ ورودی
• مقدار کم نویز EMI به دلیل ریپل کم جریان در ورودی

جهت مشاهده و دانلود بررسی انواع پالس های قدرت و مدارات مولد آنها و مبدل بوک بوست  کلیک کنید .

نتیجه سیستم فتوولتائیک

همانطور که در مقدمه­ی فصل­های قبل نیز اشاره کرده بودیم دراین فصل از مطالعات جهت بررسی راندمان و انواع تلفات به بررسی کانورتر مورد استفاده در سیستم اولا پرداختیم به این صورت که با توجه به انواع موجود کانورترها، انواع مورد استفاده را بررسی کردیم و روش افزایش راندمان و میزان تلفات را در آن­ها بررسی نمودیم و در نهایت به کانورتر پیشنهادی مورد نظر جهت شبیه­سازی رسیدیم. در ادامه به بررسی روش MPPT و نحوه به کارگیری در سیستم خورشیدی پرداختیم و الگوریتم مورد نظر جهت ردیابی ماکزیمم توان، را بررسی کردیم و در نهایت به مدل فازی و عصبی-فازی رسیدیم و با بررسی انواع مراحل در این روش در شبیه­سازی از این روش­های عصبی و عصبی-فازی استفاده نمودیم.

در فصل آینده به بررسی نتایج ناشی از شبیه سازی سیستم خورشیدی و استفاده از کانورتر پیشنهادی در این طرح خواهیم پرداخت و در نهایت با بکارگیری روش پیگیری ماکزیمم به همراه کانورتر پیشنهادی، راندمان مدل  مورد بررسی را خواهیم یافت.

جهت مشاهده نمونه های دیگر از فصل 2 پایان نامه برق کلیک کنید.

مبدل سیستم فتوولتائیک

نمونه ای از مراجع

• [1] H. Fadali, “ Fuel Cell Distributed Generation: Power Conditioning, Control, and Energy Management”, Ph.d Thesis, University of Waterloo, Ontario, Canada, 2008
• [2] A. Mellit and S. A. Kalogirou, “Neuro-fuzzy based modeling for photovoltaic power supply system,” in Power and Energy Conference, 2006. PECon’06. IEEEInternational, 2006, pp. 88-93.
• [3] A. S. Weddell, G. V. Merrett, and B. M. Al-Hashimi, “Ultra low-power photovoltaic MPPT technique for indoor and outdoor wireless sensor nodes,” in Proc. Design, Autom. Test Europe, Grenoble, France, Mar. 14–18, 2011, pp. 905–908.
• [4] R. Stala, “Individual MPPT of photovoltaic arrays with use of singlephase three-level diode-clamped inverter,” 2010 IEEE International Symposium on Industrial Electronics (ISIE), pp. 3456-3462, Jul. 2010.
• [5] E. Villanueva, P. Correa, J. Rodrigueze, and M. Pacas, “Control of a Single-Phase Cascaded H-Bridge Multilevel Inverter for Grid- Connected Photovoltaic Systems,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 56, no. 11, pp. 4399-4406, Nov. 2009.
• [6] H. Wu and X. Tao, “Three Phase Photovoltaic Grid-connected Generation Technology with MPPT Function and voltage control”, Power Electronics and Drive System Conference, Taipei, pp. 1295– 1300, Nov. 2009.
• [7] P. McNutt, J Hambrick and M. Keesee, “Effects of Photovoltaics on the Distribution System Voltage Regulation,” Proc. of the 34th IEEE Photovoltaic Specialists Conf., Philadelphia, pp. 1914-1974, June 2009.
• [8] Uher, M.; Mišák, S.; Vramba, J.; Stuchlý, J.; Kubalík, P. “Optimization of distribution system with grid connected PV plant”,  Environment and Electrical Engineering (EEEIC), 2014 14th International Conference on, On page(s): 334 – 338
• [9] Spertino, F.; Di Leo, P.; Cocina, V.; Tina, G.M. “Storage sizing procedure and experimental verification of stand-alone photovoltaic systems”,  Energy Conference and Exhibition (ENERGYCON), 2012 IEEE International, On page(s): 464 – 468
• [10]  Duryea, S., Islam, S., Lawrance, W., “A Battery Management System For Stand-Alone Photovoltaic Energy Systems”, Industry Applications Magazine, IEEE, 3, May/June 2001, pp. 67-72.
• [11] Yi-Hua Liu & Jia-Wei Huang ,” A fast and low cost analog maximum power point tracking method for low power photovoltaic systems”, Solar Energy, Vol. 85,pp. 2771– 2780, 13 September 2011
• [12] Alireza Khaligh, Omar C. Onar, “ENERGY HARVESTING Solar, Wind, and Ocean Energy Conversion Systems”  2010by Taylor and Francis Group, LL.
• [13] hee Wei Tan, Green, T.C., Hernandez-Aramburo, C.A., “An improved maximum power point tracking algorithm with current-mode control for photovoltaic applications” PEDS 2005, IEEE International Conf., on Vol. 1, Iss., pp. 489.494.
• [14] Abdelsalam, A.K.; Massoud, A.M.; Ahmed, S.; Enjeti, P.N.; , “High-Performance Adaptive Perturb and Observe MPPT Technique for Photovoltaic-Based Microgrids,” Power Electronics, IEEE Transactions on , vol.26, no.4, pp.1010-1021, April 2011.
• [15] S. Jain andV.Agarwal, “A newalgorithm for rapid tracking of approximate maximum power point in photovoltaic systems,” IEEE Power Electron. Lett., vol. 2, no. 1, pp. 16–19, Mar. 2004.
• [16] N. Femia, G. Petrone, G. Spagnuolo, and M. Vitelli, “Optimization of perturb and observe maximum power point tracking method,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 20, no. 4, pp. 963–973, Jul. 2005.
• [17] N. Femia, G. Petrone, G. Spagnuolo, and M. Vitelli, “Optimization of perturb and observe maximum power point tracking method,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 20, no. 4, pp. 963–973, Jul. 2005.
• [18] L. Piegari and R. Rizzo, “Adaptive perturb and observe algorithm for photovoltaic maximum power point tracking,” IET Renew. Power Gener., 2010, vol. 4, Iss. 4, pp. 317.328.

https://scholarcommons.sc.edu/elct_etd/