بخشی از مقاله
چکیده
انرژی خورشیدی با توجه به فراوانی، پاک و در دسترس بودنش بیش از بقیه مورد توجه قرار کرفته است. مشکل در بهرهبرداری از این نوع انرژیها، هزینه نصب و راه اندازی تجهیزاتی است که برای استفاده از آنها لازم است. رفتار ولتاژ و جریان خروجی آنها غیرخطی است و با تغییر در شرایط محیطی تغییر میکند. بنابراین توان خروجی مقدار ثابت نبوده وهر لحظه یک ماکزیمم توان در دسترس است در این مقاله یک شیوه هوشمند برای ردیابی نقطه ماکزیمم توان - - MPPTیک سیستم خورشیدی تحت دمای متغیروشرایط ایزوله مورد بررسی قرار میگیرد. در این روش از یک کنترلر منطق فازی که در یک معکوسگرDC-DC قرار دارد استفاده میشود.
کلمات کلیدی: سیستم خورشیدی، کنترل کننده منطق فازی، نقطه ماکزیمم توان، مبدل DC-DC
.1 مقدمه
با توجه به بحران انرژی و مسائل محیطی همچون آلودگی و تأثیرات گرمایی جهانی، سیستمهای قدرت - - PV راه حلی بسیار جذاب هستند. متأسفانه، کارایی حقیقی مبادله انرژی مربوط به ماژول PV تقریبا پایین است. بنابراین برای غلبه براین مشکل و دستیابی به ماکزیمم کارایی ممکن، طراحی تمام المان های مستقیم - - PV مجبور به بهینه شدن هستند. به منظور افزایش این کارایی، از کنترلرهای - - MPPT استفاده میشود. چنین کنترلرهایی به عنوان المان ضروری در سیستم های - - PV ارائه شدهاند. تعداد قابل توجهی از طرح های کنترل - - MPPTساخته شده از دهه 70 با تکنیکهای سادهای همچون فیدبک جریان و ولتاژ مبتنی بر - - MPPTهمچون تکنیک مشاهده و انحراف - - P&Oآغاز شد.[1-3] اخیرا طرحهایی برمبنای کنترل - - MPPT معرفی شدهاند. دراین مقاله، یک تکنیک کنترل با استفاده از کنترل منطق فازی مربوط به یک کنترلر - - MPPT به منظور بهبود کارایی تبدیل انرژی تشریح شده است.
.2 اصل نقطه ماکزیمم توان
عملکرد ماژول قدرت به شدت به مشخصههای ارائه شده - شکل 1 و - 2 بستگی داشته که حالت متصل دارد.[4-5] در عوض برای یک بار با مقاومت داخلی انطباق بهینه تنها در نقطه ای خاص از یک عملگر اتفاق میافتد که به آن نقطه توان ماکزیمم MPPT میگویند و در نمونه ما با نشان داده شده است. بنابراین، هنگامی که یک اتصال مستقیم بین منبع و بار ایجاد میشود - شکل - 1 ، خروجی ماژول PV به ندرت به ماکزیمم رسیده و نقطه عملگر ، بهینه نیست. برای غلبه براین مشکل ، افزودن یک وسیله تطبیق دهنده یعنی کنترلر MPPT بامبدل DC-DC بین منبع و بار ضروری است - شکل .[3] - 3 علاوهبراین، مشخصات یک سیستم PV با دما و ایزوله سازی تغییر میکند - شکل های 4 و .[6-7] - 5 بنابراین، نقطه توان ماکزیمم اصلاح شده در منحنی متناظر هرگاه دما و یا تغییرات ایزوله اتفاق بیافتد جابهجا میشود. بسیاری از تکنیکهای کنترلMPPT برای این منظور و در دهههای اخیر انجام شده است.[1-2] این تکنیکها را میتوان به شکل زیر دسته بندی کرد:
- فیدبک ولتاژ برمبنای متدهایی که ولتاژ عملگرPV را با یک ولتاژ مرجع و به منظور تولید سیگنال کنترلPWM مربوط به مبدل DC-DC مقایسه می کند.[8]
- فیدبک جریان برمبنای شیوههایی که از جریان اتصال کوتاه ماژولPV به عنوان جریان یک فیدبک به منظور تخمین جریان بهینه متناظر با توان ماکزیمم استفاده می کنند.
- شیوههایی که برمبنای الگوریتمهای تکرارپذیر برای جابهجایی مداومMPP از طریق محاسبات جریان و ولتاژ ماژول PV قراردارند. دراین دسته، یکی از موفقترین و کاربردیترین متدها ، مشاهده و انحرافP&O است.
.3 کنترلرP&O
این کنترلر بطور مختصر دراینجا معرفی شده است.[9-11] اصل این کنترلر، تحریک اختلال از طریق عمل - کاهش یا افزایش - برروی چرخهکاریPWM و مشاهده تأثیر برروی خروجی توان PV است. چنانچه توان ثابت - P - K بزرگتر از توان - P - K-1 قبلی محاسبه شده باشد، مسیر اختلال معکوس میگردد . باتوجه به شکل 2، این مقدار توان میتواند به شکل های زیر تجربه گردد :
- هنگامی که dp/dv>0 ، ولتاژ افزایش مییابد و این کار بصورت D - K - =D - K-1 - +C انجام میشود.
- هنگامی که dp/dv<0 ، ولتاژ بصورت D - K - =D - K-1 - -C کاهش مییابد.
برای شبیه سازی این الگوریتم P&O ، یک boost chopper به عنوان مبدل DC-DC عمل میکند که از طریق معادلههای - 1 - ، - 2 - ، - 3 - و - شکل - 6 تشریح و بکار برده شده است. پارامتر D چرخهکاری این boost chopper را نشان میدهد که زمان بسته شدن سوئیچ برروی یک دوره است.
