بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله یک اینورتر با نقطه خنثی به روش مدولاسیون بردار فضایی سه سطحی با دیود کلمپ ارائه شده است. ساختار سیستم پیشنهادی ارائه شده است و ساختار اینورترهای منبع ولتاژ بررسی شده است. یک اینورتر سه سطحی با نقطه خنثی - SPWM - طراحی و با نرم افزار متلب شبیه سازی و اینورتر پیشنهاد شده از آن اقتباس شده است. اینورتر پیشنهادی با نرم افزار متلب شبیه سازی و استاندارد اعوجاج هارمونیک کل برای اینورترهای سه سطحی با مدولاسیون - SPWM - و - SVPWM - جهت مقایسه و ارزیابی ارائه شده است. سیستم از لحاظ اقتصادی مورد ارزیابی قرار گرفته است. روش هایی جهت کاهش تلفات سوییچینگ و افزایش راندمان اینورتر ارائه شده در نمونه های عملی سیستم فتوولتائیک پیشنهاد شده است.
-1مقدمه
مشکلات زیست محیطی استفاده ی بیش از حد سوختهای فسیلی مانند نفت و فرآورده های نفتی و زغال سنگ و سایر سوختهای فسیلی برای تولید الکتریسیته و نیز، استفاده از موتورهای احتراق و وسایل نقلیه،روز بروز افزایش مییابد .از طرفی، منابع انرژی با گذشت زمان رو به کاهش هستند .برای حل این مشکلات منابع انرژی تجدیدپذیر به عنوان منبع جدیدی برای تولید انرژی مطرح شده اند. انرژی خورشیدی یکی از مهمترین منابع انرژی تجدیدپذیر است.
انرژی خورشیدی فراوانترین انرژی می باشد که به زمین میرسد، با این حال تابش خورشید در همه جای آن به طور مساوی نمی تابد، پرآفتابترین منطقه آن در اطراف خط استوا قرار دارد که حدود 300w/m2 به طور متوسط سالیانه دریافت می کند که به شکل دیگر طبق گفته مرکز داده های علوم نجومی NASA حدود 7kwh/m 2/day در روز میباشد - - J. Dewulf and H. Van Langenhove, 2006 مقدار انرژی که از خورشید به سطح زمین در طول یک روز میرسد میتواند انرژی الکتریکی مورد نیاز بشر را در سراسر جهان برای مدت حدود یک سال تامین کند - - NREL در نمودار1 طبق - - Fereidoon P. Sioshansi, 2012 رشد جهانی استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در مقایسه با انواع دیگر سیستم های تولید انرژی الکتریکی تا سال 2035 پیش بینی شده است.
از نمودار 1 میتوان دریافت که سرعت رشد و فرهنگ استفاده از انرژی های تجدید پذیر و پاک بخوبی در کشورهای صنعتی و پیشرفته نهادینه شده و این روند طبق نمودار1 در حال پیشرفت میباشد. درسیستمی که در آن انرژی خورشید بدون بهره گیری از مکانیزم های متحرک و شیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل میشود، اثر آن را فتوولتائیک - 1 - PV مینامند - حاج سقطی،. - 1380 فتوولتائیک فناوری تبدیل مستقیم نور خورشید به انرژی الکتریکی میباشد - . - J. Dewulf and H. Van Langenhove, 2006 در حال حاضر تکنولوژی انرژی فتوولتائیک خورشیدی سریعترین رشد در بین تکنولوژی های استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در سراسر جهان را داراست - به طور متوسط با رشد 60% در سال و پس از آن انرژی باد با 27% رشد و سوخت های زیستی با 18%رشد را دارا هستند - . - Fereidoon P. Sioshansi, 2012 به طور کلی سیستم های فتوولتائیک را به چهار دسته تقسیم بندی میکنند:
-1 سیستم های بزرگ متمرکز شده متصل به شبکه مانند نیروگاههای مرسوم،
-2 سیستم های تولید پراکنده متصل به شبکه که بیشتر در مناطق شهری علاوه بر تامین انرژی یک ساختمان،انرژی تولید شده اضافی را به شبکه تزریق میکند و بالعکس،
-3سیستم های مستقل از شبکه مانند سیستم های خانگی خورشیدی که توان مورد نیاز خانه ها و روستاهای بدون دسترسی به شبکه سراسری را تامین می کند،
-4سیستم های مستقل از شبکه با کنترل از راه دور برای کاربردهای خاص مانند پمپ آب، وسایل مخابراتی و شناورها. لازم به ذکر این نکته است که سیستم های متصل به شبکه سراسری حدودا 70% از بازارهای جهانی فتوولتائیک را به خود اختصاص داده است،که 90% آن در سیستم توزیع میباشد - انجمن صنعت فتوولتائیک اروپا J. Dewulf and H. Van - - 2004 . - Langenhove, 2006
-2اینورترهای منبع ولتاژ - VSI -
پس از ماژول ها اینورتر در یک سیستم - PV - جزء مهمترین اجزاء در یک سیستم - PV - به شمار میرود، به عنوان مثال اینورتر به طور معمول نشان دهنده 5-10% از کل هزینه سیستم در مقیاس تجاری برای یک سیستم متصل به شبکه است و برای سیستم های مستقل از شبکه - در مکان های دور از شبکه - بین 15-25% میباشد و میتواند با نوع اینورتر انتخابی درصدها تغییر بکند - . - Luque.A. & Hegedus.A. 2011 اینورتر منبع ولتاژ2، ولتاژ دائم را به یک ولتاژ متناوب سه فازه با دامنه و فرکانس قابل تنظیم تبدیل میکند.
، ولتاژ خروجی میتواند در فرکانس ثابت یا متغیر مقداری ثابت یا متغیر داشته باشد، ولتاژ خروجی را میتوان با تغییر ولتاژ ورودی - دی سی - و ثابت نگه داشتن بهره اینورتر بدست آورد.اگر ولتاژ ورودی دی سی ثابت نبوده و قابل کنترل نباشد با تغییر بهره اینورتر میتوان یک ولتاژ متغیر در خروجی بدست آورد که این عملمعمولاً به وسیله کنترل مدولاسیون پهنای پالس 3 و انواع آن صورت میپذیرد. بهره مبدل را میتوان نسبت ولتاژ خروجی به ورودی تعریف کرد.
-3اینورترهای منبع ولتاژ 3 سطحی - - VSI
در این مقاله اینورتر از نوع متصل به شبکه مد نظر قرار گرفته است، اینورتر متصل به شبکه به عنوان ابزار تعاملی به این معنی که میتواند توان را از ماژول - PV - گرفته و به شبکه ارسال کند علاوه بر تامین بار - . - Mayfield.R.2010اینورترهای منبع ولتاژ به طور گسترده ای در کاربردهای توان پایین و متوسط به صورت تکفاز و سه فاز 2سطحی استفاده میشود، اخیرا - VSI - ها در ولتاژهای متوسط برای بازارهای توان بالا جذابیت ویژه ای پیدا کرده که به صورت مبدل های چند سطحی عرضه شده است، اینورترهای چند سطحی در اوایل سال 1980 معرفی شد ساختار این مبدل بر اساس ارتقاء و اصلاح توپولوژی مبدل سه فاز دو سطحی استوار بود - . - Richard C. Dorf. 2011 اینورتر های 3سطحی مزایای خاصی نسبت به اینورترهای دو سطحی دارند از جمله: تولید دوبرابر
