بخشی از مقاله
چکیده:
برای کسب حداکثر توان تولیدی از آرایه فتوولتائیک متصل به شبکه در این مقاله از الگوریتم های ردیابی استفاده شود.روش های مختلفی به این منظور وجود دارد که در این میان به الگوریتم های P&O، روش های اصلاح شده EPP - P&O و - MP&O و روش IncCondمی پردازیم که بنابه به مزیت از الگوریتمIncCond بهره مند می شویم. با استفاده از یک مبدلDC/DC افزاینده،آرایه فتوولتائیک در شرایط MPP مورد بهره برداری قرار می گیرد.استفاده روز افزون از مبدل های توان استاتیکی و کلید زنی منابع تغذیه، باعث تزریق هارمونیک های جریان به شبکه توزیع می شود.هارمونیک های جریان باعث اعوجاج در ولتاژ،اعوجاج در جریان و عملکرد ناصحیح سیستم می شود لذا به کنترل جریان اینورتر و حذف هارمونیک های مخرب می پردازیم. در انتها ، عملکرد سیستم مورد بررسی قرار می گیرد و پایداری سیستم در هنگام تغییرات میزان تابش و یا بروز خطا در سیستم ، ارزیابی می شود.جریان هارمونیکی توسط تکنیک آشکار ساز جریان در حوزه زمان استخراج می شود که نسبت به روش های دیگر دارای مزیت می باشد.
کلید واژه: جبران سازی هارمونیکی، ماژول فتوولتائیک ، متصل به شبکه ، نقطه توان بیشینه - MPP -
-1 مقدمه
مشخصههای سیستمهای فتوولتائیک ذاتاً غیرخطی بوده و تابع پارامترهای محیطی از جمله میزان تابش، دمای محیط و بار متصل به آن است. لذا با انتخاب مناسب نقطهکار آرایه فتوولتائیک میتوان در شرایطی که میزان تابش و دما ثابت است حداکثر توان را از آرایه - PV - Photovoltaic دریافت نمود. با تغییرات شرایط محیطی - تابش و دما - نقطهکار آرایه تغییر پیدا کرده و در نتیجه با استفاده از الگوریتمهای متفاوت ردیابی نقطه توان بیشینه MPPT - Maximum Power Point Tracking - ، میتوان میزان توان دریافتی از آرایه را همواره در مقدار ماکزیمم خود نگه داشت، به عبارت دیگر نقطه توان بیشینه را ردیابی نمود.روشهای مختلفی برای ردیابی توان بیشینه وجود دارد. عمدهترین این روشهاObserve - ، کنداکتانس افزایشی، کنترل منطق فازی، ظرفیت خازن پارازیتی، کنترل وابسته به ریپل و...[1]بروز هارمونیک در سیستمهای برق اولین پیامد عناصر غیرخطی در شبکه است.
بهخاطر گسترش فزاینده استفاده از عناصر غیرخطی در سیستمهای برق، مانند راهاندازها - درایورهای تنظیم سرعت - و مبدلهای الکترونیکی قدرت، مقدار هارمونیک شکل موج جریان و ولتاژ بهطور چشمگیری افزایش یافته است و بنابراین اهمیت جبران سازیهارمونیکیکاملاً مشخص است.در این مقاله با استفاده از الگوریتم آشکار سازیاهداف مختلف جبران سازی با استفاده از ترکیبات متفاوت به دست می آید.تاخیر این الگوریتم کمتر از نصف حلقه اصلی است که بسیار کمتر از روش تئوری توان راکتیو لحظه ای می باشد و از طرفی این الگوریتم قابلیت آشکار سازی توالی مثبت و منفی جریان های اصلی ، توان اکتیو وراکتیو توالی مثبت جریان های اصلی و هارمونیک های انتخابی را دارد و علاوه بر تمام این موارد نیازی به هماهنگی در تبدیل ندارد.
-2 ردیابی نقطه توان بیشینه
به علت غیر خطی بودن مشخصه های ولتاژ- جریان و توان-جریان آرایه های خورشیدی، توان دریافتی از آن ها وابستگی به نقطه کار خواهد داشت، به این معنا که به ازای هر تابش و دمای خاص، یک نقطه کار دارای حداکثر توان می باشد. همان طور که در شکل - 1-2 - مشاهده می شود، به ازای هرتغییر در میزان تابش و دمای ثابت ، اقداماتی جهت دستیابی به نقطه کار بیشینه لازم است صورت گیرد. این اقدامات، ردیابی نقطه حداکثر توان - - MPPT نامیده می شود. ملاحظهمیشودکهباتغییر دما و شرایطمحیطی، نقطه توان بیشینه - - MPP بهطور قابل توجهی جا به جا میشود.MPPT توسط مبدل های الکترونیک قدرت صورت می گیرد تا با اعمال ولتاژ مطلوب به دو سر آرایه خورشیدی، حداکثر توان الکتریکی را از آرایه دریافت نماید.
درواقع هدف از MPPT اعمال ولتاژ مناسب به دوسر آرایه خورشیدی برای دریافت بیشترین جریان از آرایه است.هدف از این کار کنترل نقطه کار آرایه فتوولتائیک به منظور دریافت ماکزیمم توان از سیستم ولتاژ نوری میباشد.تاکنون روش های بسیاری برای هرچه بهینه کردن سیستم MPPT ارائه شده که در این مقاله از الگوریتم IncCon بنابه به مزیت های این روش نسبت به دیگر روش ها بهره مند می شویم.این روش، براین اساس کار میکند که مطابق با منحنی شکل - -2 - 2 شیب نمودار توان برحسب ولتاژ، در نقطه توان ماکزیمم برابر صفر است. یعنی با دنبال کردن شیب منحنی، نقطه کار را به MPP نزدیک می کنیم.
در این روش حاصل جمع رسانش لحظهای و رسانش افزایشی درMPP برابر صفر است، سمت راست MPP منفی و سمت چپ MPP مثبت است. شکل - - 2-2 فلوچارت الگوریتم روش کنداکتانس افزایشی را نشان میدهد.در پایان سیکل ،مقادیر مقادیر ولتاژ و جریان موجود ،برای استفاده در تکرار بعدی ،به عنوان مقادیر قبلی ذخیره شده،ذخیره می شوند. بهعلتنویز، تقریب در محاسبه Iو V و خطا ، حالت به ندرت اتفاق می افتد .بنابراین،اینوضعیترامیتوانباتقریبخوبیتوسط رابطه - 2-19 - جبرانکرد.کهدرآنارزش مثبتکوچکاست.
-3 تشریح سیستم
در این بخش به بحث و بررسی پیرامون سیستم فتوولتائیک چند رشته ای متصل به شبکه می پردازیم. قسمت های اصلی تشکیل دهنده سیستم عبارتند از : صفحات خورشیدی ، مبدل DC/DC ، خطوط انتقال DC ، اینورتر منبع ولتاژ و فیلتر.در شکل - 1-3 - نمای تک خطی کل سیستم به نمایش در آمده است.هر ماژول PV شامل 176 آرایه موازی و 150 آرایه سری می باشد. به منظور دریافت بیشترین بازده از ماژول PV ، از تکنیک ردیابی نقطه توان بیشینه - MPPT - ، در مبدل DC/DC استفاده می شود.مبدل های باک و بوست ازمتداولترین نوع مبدل ها می باشند که البته مزیت مبدل بوست نسبت به باک به دلایل زیر بیشتر است:
- جریان موثر عبوری از سلف مبدل بوست بسیار کمتر از مبدل باک است.
-ظرفیت تولید توان در سیستم های فتوولتائیک به تابش خورشید بستگی دارد.در هنگام شب جریان برگشتی از سمت شبکه می تواند باعث تلفات و خسارات سنگینی شود ،که دیود در مبدل بوست میتواند در نقش دیودBlocking ظاهر شود و از بروز خسارت و اثر برگشت جریان، جلوگیری کند. [3]
- پهنای باند عریضتر و رزونانس کمتر با توجه به خازن ورودی کوچک.با در نظر داشتن موارد فوق ، مبدل بوست مشخصات دینامیکی بهتری را نسبت به مبدل باک از خود نشان می دهد.
-4 حلقه قفل شونده فاز PLL - Phase-locked loop -
تکنیک حلقه قفل شونده فاز ،یک روش متداول به منظور ترکیب کردن اطلاعات فاز و فرکانس در سیستم های الکتریکی می باشد، علی الخصوص هنگامی که با ادوات الکترونیک قدرت مواجه میشویم.روشی ساده برای به دست آوردن اطلاعات فاز ،یافتن نقطه صفر عبوری ولتاژ است.اگر چه به دلیل اینکه نقطه صفر عبوری فقط در هر نیم سیکل از فرکانس یافته می شود،
