بخشی از مقاله
خلاصه
دنبال کنندههای نقطه حداکثر توان - MPPT - برای به کار گرفتن یک صفحه فتوولتائیک - PV - خورشیدی در نقطه حداکثر توان - MPP - خود، استفاده میشود. الگوریتم دنبال کردن MPP، بر مبنای این حقیقت است که ولتاژ MPP تقریبا درصد ثابتی از ولتاژ مدار باز صفحه PV است. صفحه PV معمولا پس از بازههای منظمی از بار جدا میشود تا ولتاژ مدار باز آن ثبت شود. در کار حاضر، یک صفحه PV نمونه بدون بار، با مشخصههای شبیه صفحه PV اصلی و نصب شده تحت شرایط مشابه، برای اندازه گیری ولتاژ مدار باز به کار رفته است. صفحه PV اصلی هرگز از بار جدا نمیشود که این منجر به افزایش خروجی انرژی میشود. نتایج شبیه سازی و تجربی نشان میدهند که این صفحه، MPP را تحت شرایط تغییر جو و بار، دنبال میکند.
کلمات کلیدی: نقطه حداکثر توان - MPPT - ، صفحه فتوولتائیک - - PV، واحد اصلاح کننده توان - PCU - ، مبدل .DC/DC
.1 مقدمه
منابع انرژی متداول، با تخریب و آلوده کردن محیط زیست، خطر بزرگی را به جامعه ما تحمیل میکنند. بنابراین، منابع انرژی تجدید پذیر، توجه جهانی را به خود جلب کردهاند. در میان منابع انرژی مبتنی بر انرژی تجدید پذیر، صفحات فتوولتائیک خورشیدی و ژنراتورهای بادی، به طور گسترده استفاده میشود.صفحات فتوولتائیک - PV - ، علاوه بر نداشتن آلودگی و نگهداری، از تابش رایگان و تمام نشدنی خورشید به عنوان سوخت استفاده میکنند. نرخ سالانه استفاده PV در جهان از % 20 در سال 1994 به % 40 در سال 2000 رشد کرده است.[1] صفحات PV میتوانند به صورت سیستمهای مستقل برای کاربرد در پمپهای آب، خودروهای الکتریکی، سیستمهای گرم کردن استخرهای شنا و ... به کار روند. سیستمهای PV مستقل، معمولا مجهز به باتریهای ذخیره به منظور ذخیره برق برای ساعتهای نبود خورشید هستند. سیستمهای PV متصل به شبکه که توان شبکه را پشتیبانی یا تکمیل میکنند نیز در حال محبوبیت یافتن هستند.هزینه سرمایه بالای صفحه PV، حداکثر استفاده از ظرفیت آن را ضروری میکند. سه راهکار میتواند برای حداکثر استفاده از ظرفیت صفحه، دنبال شود:
- 1 دنبال کردن خورشید: انرژی خورشیدی ورودی یک صفحه PV هنگامی حداکثر است که پرتو تابشی بر سطح آن عمود باشد. صفحات PV دنبال کننده خورشید، برای حداکثر کردن انرژی خورشیدی ورودی به کار میروند.
- 2 تغییر پیکربندی آرایه خورشیدی: ولتاژ و جریان خروجی به صورت غیر خطی با تابش خورشید، دمای محیط و بار تغییر میکنند. یک نقطه کاری یکتا - نقطه حداکثر توان یا - MPP در مشخصههای i-v یک آرایه خورشیدی وجود دارد که در آن، توان خروجی، حداکثر است. پیکربندی آرایه خورشیدی میتواند طوری مرتب شود که آرایه، نزدیک نقطه حداکثر توان خود کار کند .[2]
- 3 قرار دادن واحد اصلاح کننده توان بین صفحه خورشیدی و بار: یک مدار آنالوگ یا دیجیتال به نام واحد اصلاح کننده توان - PCU - یا دنبال کننده نقطه حداکثر توان - MPPT - مانند شکل 1، بین صفحه PV و بار قرار میگیرد. PCU نقطه کاری سیستم را تحت همه شرایط کاری، به سمت MPP سوق میدهد.برای دنبال کردن MPP، عموما از یک ریز کامپیوتر استفاده میشود. MPPT های مبتنی بر ریز کامپیوتر، گران هستند. به علاوه، ریز کامپیوتر بخش قابل توجهی از توان تولیدی را مصرف میکند. در این مقاله، یک مدار آنالوگ ساده برای دنبال کردن نقطه حداکثر توان پیشنهاد شده است. نتایج شبیه سازی نشان میدهند که MPPT، MPP را تحت شرایط تغییر جو و بار، دنبال میکند.
.2 روشهای دنبال کردن نقطه حداکثر توان
مشخصههای i-v یک سلول خورشیدی، بسیار غیر خطی هستند. این مشخصهها، تغییر شدیدی با تابش خورشید - شدت نور - و دما دارند . تغییرات مشخصههای i-v و مشخصههای توان خروجی یک صفحه PV خاص با تابش خورشید و دما، به ترتیب در شکل 2 و 3 نشان داده شدهاند .[3] روشن است که صفحه PV، حداکثر توان Pmax را در یک ولتاژ Vmp و جریان Imp مشخص میدهد. اکنون میتوان تفسیر کرد که خروجی توان وقتی حداکثر است که مقاومت داخلی صفحه Rimax PV برابر با مقاومت بار شود . معمولا مبدلهای dc-dc برای این منظور استفاده میشود. چند روش دنبال کردن MPP برای تضمین حداکثر خروجی از صفحه PV وجود دارد.
.2,1 روش ولتاژ ثابت
در یک روش دنبال کردن MPP بسیار ساده [4]، ولتاژ صفحه PV با یک ولتاژ مرجع ثابت مقایسه شده که متناظر با ولتاژ MPP تحت شرایط خاص محیط است - شکل . - 4 سیگنال خطا، برای تغییر نسبت وظیفه یک مبدل dc-dc که بین صفحه PV و بار قرار گرفته تا ولتاژ صفحه PV را برابر با ولتاژ MPP کند. پیاده سازی این روش بسیار ساده است، اما دقیق نیست. یک اتلاف توان ذاتی وجود دارد، زیرا اثرات تغییرات در تابش خورشیدی و دما را در نظر نمیگیرد.
