بخشی از مقاله
خلاصه
انرژی تولیدی سلول های خورشیدی به صورت DC است که برای تبدیل آن به انرژی قابل انتقال به شبکه AC به یک اینورتر نیاز می باشد که ظرفیت اینورتر باید برابر حداکثر توان خروجی سیستم PV باشد ، اکثریت اینورتر های مورد استفاده در سیستم های DG اینورتر های منبع جریان - CSI - می باشند که با ضریب توان واحد کار می کنند که در مواقع کم بودن نور خورشید یا شب ها که توان اکتیو تولید نمی شود ، ظرفیت اینورتر بلا استفاده می ماند .
بر طبق تئوری توان لحظه ای با تغییر اندازه ولتاژ خروجی می توان توان راکتیو خروجی اینورتر را کنترل نمود . همچنین توان اکتیو اینورتر با تنظیم فاز ولتاژ خروجی قابل کنترل است . بر این اساس یک اینورتر منبع ولتاژ می تواند همزمان به انتقال توان اکتیو و جبرانسازی توان راکتیو بپردازد . در این پایان نامه قصد داریم با استفاده از اینورتر منبع ولتاژ - VSI - به جای اینورتر منبع جریان - CSI - در سیستم خورشیدی از ظرفیت بلا استفاده اینورتر برای تولید توان راکتیو و انتقال آن به شبکه قدرت استفاده کنیم .
.1 مقدمه
در سالهای اخیر کشورهای زیادی بکارگیری انرژیهای تجدیدپذیر را در تولید انرژی الکتریکی مورد توجه قرار دادهاند و به تبع آن استفاده از این انرژی رشد چشمگیری داشته است که پیشرفتهای صورت گرفته در زمینه الکترونیک صنعتی نیز باعث تسریع هر چه بیشتر این رشد گردیدهاست .علت گرایش فراوان کشورها به انرژیهای تجدیدپذیر مزایای زیادی است که این انرژیها به همراه دارند ازجمله هزینه بهرهبرداری و آلودگی ناچیز.
میزان انرژی دریافتی از نورخورشید توسط صفحات خورشیدی بستگی به میزان تابش خورشید دارد و این درحالی است که در طول شبانه روز با تغییر شرایط آب و هوایی میزان تابش خورشید تغییر میکند. بنابراین سلولهای خورشیدی منابع متغییر انرژی محسوب میشوند. با این وجود سیستمهای فوتوولتایک جایگاه وسیعی در تکنولوژی الکترونیک قدرت یافته-اند.
از نظر تاریخی، سیستمهای فتوولتائیک به خاطر هزینههای بالایی که داشتند، عموما برای تأمین توان الکتریکی موردنیاز ماهوارهها استفاده میشدند . اما با رشد فزاینده صنعت نیمه هادی در سالهای اخیر و کاهش هزینههای تولید ادوات نیمه هادی، امروزه آرایههای خورشیدی کاربردهای گستردهای پیدا نمودهاند که یکی از آنها، سیستمهای فتوولتائیک متصل به شبکه است .این سیستمها برای تزریق توان تولیدی توسط آرایههای خورشیدی به شبکه استفاده میشوند و روشهای متعددی برای کنترل آنها ارائه گردیده است.
برای عملکردن سلول خورشیدی به یک اینورتر نیاز است تا جریان DC تولیدی سلول خورشیدی را به جریان AC مورد نیاز شبکه تبدیل کند .لازم به ذکر است که اکثریت اینورترهای مورد استفاده در سیستمهای فتوولتائیک، اینورترهای منبع جریان است که با ضریب توان واحد عمل میکنند که این مطلب را میرساند که تنها قادر به فراهم آوردن توان اکتیو می-باشند و توان راکتیو موردنیاز بارهای موجود در محل توسط خازنهای متصل به شبکه اصلی تامین میشوند . در این صورت هنگامی که تابش افتاب کم باشد یا در شبها اینگونه سیستمها بلااستفاده میشوند و تمامی بارها باید به صورت مستقیم از شبکه تامین شوند. اما اگر از اینورترهای منبع ولتاژ استفاده شود میتوان از ظرفیت بلااستفاده اینورتر برای تولید و یا جذب توان راکتیو از شبکه استفاده کرد.
در حالت کلی از لحاظ نوع تغذیه اینورتر و باری که اینورتر آن را تغذیه می کند ، می توان اینورتر ها را به دو گروه زیر تفسیم کرد:
· اینورترهای منبع ولتاژ Vsi
· اینورترهای منبع جریان Csi
اینورتر های منبع جریان بیشتر در کاربرد های درایو های ماشین های بزرگ صنعتی کاربرد دارند یا در جاهایی که بحث توان بالا وجود دارد در این اینورتر ها ورودی dc اینورتر جریان می باشد و خروجی ac سینوسی آن ولتاژ . اما اینورترهای منبع ولتاژی برعکس می باشد یعنی ورودی dc ولتاژ و خروجی ac سینوسی جریان می باشد .
در هر دو این اینورترها توان قابلیت انتقال در هر دو سمت را دارا می باشد یعنی در صورتی که ولتاژ و جریان هم علامت باشند سیستم به صورت اینورتر و در صورتی که مختلف العلامت باشند سیستم بصورت رکتیفایر عمل می کند.
اینورتر منبع جریان دوگان اینورتر منبع ولتاژ می باشد . به طوری که اینورتر منبع ولتاژ می تواند با اضافه کردن حلقه فیدبک جریان در حالت کنترل جریان عمل کند و همین طور اینورتر منبع جریان می تواند با اضافه شدن حلقه فیدبک ولتاژ در حالت کنترل ولتاژ عمل کند . اما تعاریف اینورتر های منبع جریان و منبع ولتاژ مبتنی بر منبع یا لینک dc می باشد
در این مقاله اینورتر متصل به شبکه به صورت بلادرنگ توان اکتیو سیستم PV را فراهم نموده و همچنین با توجه به نیاز شبکه و ظرفیت در دسترس باقیمانده خود را به تولید و جذب توان راکتیو میپردازد .
.2 مدل سیستم
از مدل تک دیود سلول خورشیدی درمدلسازی سیستم استفاده شده است در این روش مدار معادل سلول خورشیدی به صورت زیر در نظر گرفته میشود - شکل. - 1 مدار کنترل و مدل سیستم قدرت سیستم خورشیدی متصل به شبکه مطابق با شکل 2 میباشد.
شکل1 مدار معدل سلول خورشیدی
شکل2 مدار کنترل و مدل سیستم قدرت سیستم خورشیدی متصل به شبکه
رابطه میان جریان و ولتاژ سلول خورشیدی به صورت معادله غیرخطی زیر بیان میشود.
