بخشی از مقاله
خلاصه
سیستم های فتوولتائیک، انرژی خورشیدی را به صورت مستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند و در مقایسه با سیستمهای سنتی تولید انرژی، باعث آلودگی محیط زیست نمیگردند. به همین دلیل سیستم های فتوولتائیک را منابع تولید انرژی سبز یا تمیز نیز مینامند. همزمان با افزایش مشکلات ناشی از آلودگی محیط زیست و همچنین کاهش ذخایر انرژی های فسیلی، استفاده از سیستم های فتوولتائیک در سال های اخیر به شدت افزایش یافته است. توان خروجی سیستم های خورشیدی با تغییر تابش و دما تغییر میکند و سبب کاهش قابلیت اطمینان سیستم میگردد. برای رفع این مشکل میتوان از باتری استفاده کرد.مبدلهای dc/dc مجهز به باتری میتواند نوسانات احتمالی توان PV را متعادل ساخته و اجازه انتقال به بار یا شبکه را ندهد. در این مقاله یک مبدل dc/dc با دو ورودی پانل خورشیدی و باتری معرفی میشود که با استفاده از این مبدل از نوع سیگما، ماکزیمم توان از پانلهای خورشیدی استحصال شده و به بار/ باتری انتقال مییابد. حالات مدیریت توان برای سیستم در نظر گرفته شده است. همچنین نتایج شبیه سازی با استفاده از نرم افزار MATLAB/Simulink ارائه شده است که نتایج صحت عملکرد سیستم را نشان میدهد.
کلمات کلیدی: سیستم خورشیدی، مبدل چند ورودی، ذخیره ساز انرژی، مدیریت توان
.1 مقدمه
بدلیل عدم قطعیت در انرژی خورشیدی استفاده از منابع ذخیره کننده انرژی اجتناب ناپذیر است. در شکل 1ساختار متداول برای استحصال از انرژی خورشید در حضور ذخیره کننده انرژی نشان داده شده است. هر منبع انرژی نیازمند یک مبدل dc/dc و یک اینورتر میباشد. این امر سبب افزایش حجم مدار می گردد و هزینه سیستم را بالا می برد. برای این منظور میتوان از ساختارهای با چند ورودی استفاده کرد. شکل 2 این ساختار را نمایش می دهد.[2-1]ساختارهای چند ورودی به دو دسته تقسیم بندی میشوند: -1 ایزوله -2 غیر ایزوله. ساختارهای متنوعی برای حالات غیر ایزوله معرفی شده است. استفاده از مبدل کاهنده، افزاینده یا کاهنده- افزاینده به صورت چند ورودی تاکنون بررسی شده است. در جاهایی که جریان نشتی در سیستم وجود داشته باشد، بایستی از ساختار ایزوله استفاده گردد. استفاده از ایزولاسیون سبب افزایش هزینه سیستم میگردد.
در مرجع [3] از یک اینورتر شبه منبع امپدانسی با یک باتری ذخیره سازی به موازات خازن استفاده کرده اند. در این مقاله از تکنیک حلقه بسته برای کنترل اینورتر استفاده شده است. نتایج نشان می دهد استفاده از باتری به موازات خازن باعث پایداری بیشتر ولتاژ و جریان خروجی می شود. در مرجع [4] از اینورتر منبع امپدانس برای اتصال سیستم فتوولتائیک به شبکه استفاده نموده اند. در این مقاله با شاخص مدولاسیون سینوسی حلقه داخلی جریان شبکه متصل برای ثابت نگه داشتن توان خروجی استفاده شده است. همچنین برای تثبیت ولتاژ خروجی، ولتاژ بیرونی خازن اینورتر کنترل شده است. با کنترل بردارهای اتصالکوتاه و ردیابی نقطه حداکثر توان در نهایت اینورتر منبع امپدانسی با توان سه کیلووات ساخته شد.
در مرجع [5] از روش ردیابی نقطه حداکثر توان - MPPT - اصلاح شده با روش کنترل جریان نقطه مشترک کوپلینگ - PCC - استفاده شده است. برای ثابت نگه داشتن ولتاژ خروجی از روش مدولاسیون عرض پالس - PWM - استفاده شده است و اینورتر شبه منبع امپدانسی با توان سه کیلووات ساخته شده است. در مرجع [6] از یک اینورتر منبع امپدانسی با کنترل جریان و نقطه حداکثر توان و همچنین استفاده از یک باتری پشتیبان برای اتصال سیستم فتوولتائیک به شبکه برق استفاده شده است. در مرجع [7] از یک اینورتر منبع امپدانسی برای تبدیل ولتاژ dc به ac و برعکس استفاده شده است و برای پیل سوختی مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که اینورتر منبع امپدانسی برای تبدیل ولتاژ پیل سوختی مناسب است.
تاکنون تلاشهای زیادی در جهت بهبود عملکرد مبدل منبع امپدانسی سنتی و حل مشکلاتی نظیر جریان هجومی، تعداد المان پسیو کمتر و بهبود پروفیل جریان ورودی و افزایش بهره ولتاژ صورت گرفته است. برای این منظور ساختارهایی نظیر مبدل شبه منبع امپدانسی[8]، [9] Switched Inductor، مبدل [10] Y-Source و مبدل گاما[11] و مبدل[12] trans ارائه شده است. هر کدام از این ساختارها سعی در رفع بخش از مشکلات مبدل منبع امپدانسی سنتی را داشته اند.در این مقاله ساختار سیگما به صورت دو ورودی تغییر داده شده است. ساختار سیگما برای افزایش بهره مبدل های منبع امپدانسی مطرح شده است. در ادامه ساختار پیشنهادی معرفی میگردد. سپس نتایج شبیه سازی ارائه خواهد شد و در انتها نتیجه گیری خواهد شد.
.2 ساختار پیشنهادی
ساختار پیشنهادی در شکل 3 ارائه شده است. این ساختار از یک مبدل سیگما [13] به صورت dc/dc با ورودی خورشیدی تشکیل شده است. همچنین برای افزایش قابلیت اطمینان و کاهش نوسانات توان تولیدی، از یک باتری که موازی با خازنC1 میباشد، استفاده شده است. ساختار سیگما نسبت به ساختارهای مشابه در دیوتی سایکل یکسان دارای تعداد دور 1/61 برابر کمتر میباشد. چنانچه در شکل 3 مشاهده میگردد در این ساختار به جای سلفهای ساختار منبع امپدانسی، از سلف
