بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به پیشرفتهای تحقق یافته در زمینه انرژی خورشیدی در سالهای اخیر موجب استفاده گسترده از این انرژیها به خصوص به صورت تولید پراکنده و کاربردهای خانگی شدهاست. با افزایش سهم این انرژی از کل انرژی تولیدی مسائل مهمی مانند قابلیت تولید توان راکتیو و سایر کنترلها توسط اینورترهای خورشیدی متصل به شبکه مورد توجه قرار گرفته است.
در این مقاله یک روش کنترلی برای سیستم خورشیدی متصل به شبکه متشکل از مبدل DC/DC بوست و اینورتر CVSI1 متصل به شبکه ارائه شده است که می تواند ماکزیمم توان اکتیو استحصال شده توسط MPPT را توسط اینورتر به شبکه منتقل نماید و نیز توان راکتیو مورد نیاز شبکه را با توجه به محدودیت توان ظاهری اینورتر تامین نماید. برای MPPT از روش آشوب و مشاهده - P&O - استفاده شده است و برای انتقال ماکزیمم توان از تثبیت ولتاژ باس DC برای تولید جریان محور d استفاده میشود. روش بیان شده در نرم افزار MATLAB شبیه سازی شده و نتایج حاصل صحت عملکرد روش کنترلی را تأیید میکند.
.1 مقدمه
امروزه سیستم های انرژِی تجدیدپذیر به سرعت در جهان به سبب مزایای فراوان آنها در حال گسترش است در این میان خورشید به عنوان یکی از منابع مهم تجدیدپذیر به علت سهولت در استفاده، پاک بودن و کاربرد در مقیاسهای کوچکتر و خانگی در سالهای اخیر بیش از سایر منابع مورد توجه قرار گرفته است و همین موضوع موجب گسترش کاربردهای دیگر سیستمهای خورشیدی علاوه بر تزریق توان اکتیو به شبکه مانند توانایی کنترل فلوی توان اکتیو و راکتیو به منظور تامین نیازهای شبکه طبق استانداردها، کنترل ولتاژ نقطه PCC مبدل و ... شدهاست.
افزودن قابلیت تزریق توان راکتیو به شبکه به مبدلهای خورشیدی واسط و کنترل توان اکتیو و راکتیو از جمله ویژگیهایی است که با گسترش استفاده از منابع ومبدلهای خورشیدی مورد نیاز است این قابلیت نه تنها نیاز شبکه و بار به توان راکتیو را مرتفع مینماید علاوه بر آن موجب استفاده بهینه از ظرفیت مبدلهای واسط خواهدشد. تا امروز کنترل توان راکتیو در مقیاس-های بزرگ و در مبدلهای خورشیدی سه فاز مرسوم است
اما امروزه با گسترش نیروگاههای کوچک و سیستم-های خانگی نیاز و الزام به بکارگیری این ویژگی در مبدلهای تکفاز نیز وجود دارد [3]،[] لذا در این مقاله به یک روش کنترلی برای کنترل توانهای اکتیو و راکتیو با در نظرگرفتن الزامات اینورتر تکفاز متصل به شبکه مانند توان ظاهری و حفظ سادگی و سرعت سیستم خواهیم پرداخت.
در اینورترهای تکفاز فتوولتائیک به دلیل نیاز به توان ac - اکتیو و راکتیو - در برای انتقال به شبکه و dc بودن توان ماژول فتوولتائیک نیاز به مبدل واسطی وجود دارد که وظایف مختلفی را انجام دهد. از جمله این وظایف استفاده از الگوریتمی سریع و ساده برای دریافت بیشینه توان از ماژول خورشیدی است
همچنین این مدار واسط با استفاده از یک مبدل DC/DC سطح ولتاژ DC ماژول را به سطخ قابل قبول برای برای مبدل DC/AC برساند همچنین این مدار باید یک جریان ac کنترل شده با میزان هارمونیک استاندارد را به شبکه تحویل دهد
از وظایف دیگر کنترلر جریان انتقال ماکزیمم توان اکتیو تولیدی به شبکه با ضریب قدرت واحد، توسط اینورتر CCVSI2 است.[6] یکی از کنترلهایی که در سیستمهای خورشیدی تکفاز اضافه شدهاست کنترل توان راکتیو است که در مرجع [7] به آن پرداخته شدهاست اما این کنترل توان راکتیو با نقایصی همراه است که در این مقاله روشی برای برطرف کردن یکی از آنها ارائه شدهاست. موضوعی که در این مقاله مورد بررسی قرار میگیرد اضافه کردن قابلیت تولید توان راکتیو مورد تقاضا در رنج وسیع با توجه به توان ظاهری اینورتر فتوولتائیک با حفظ توازن توان تولیدی و انتقالی به شبکه با حفظ استانداردهای جریان تزریقی به شبکه است.
.2 سیستم فتوولتائیک مورد بررسی
سیستم قدرت تکفاز متصل به شبکه مورد مورد بررسی قرار گرفته در این مقاله شامل فیلتر ورودی، مبدل افزاینده - - Boost ساده، خازن لینک DC، و اینورتر VSI تمام پل است که با یک فیلتر ساده سلفی جریان به شبکه قدرت متصل شدهاست. و در شکل 1 نشان داده شده است. مبدل افزاینده وظیفه دریافت ماکزیمم توان از ماژول خورشیدی و در صورت نیاز افزایش ولتاژ ماژول خورشیدی را برعهده دارد و به صورت مستقل کنترل میشود.[2] اینورتر مورد استفاده وظیفه کنترل جریان تزریقی به شبکه - اندازه و زاویه - و نیز محدود کردن مقدار اعوجاج ، میزان DC و ... برای رعایت استانداردها را بر عهده دارد.
شکل -1سیستم فتوولتائیک مورد مطالعه
.3 کنترلر پیشنهادی
1.3 دنبال کننده ماکزیمم توان خورشیدی - MPPT -
برای استحصال میزان ماکزیمم توان روشهای متنوعی وجود دارد که روش آشوب و مشاهده - P&O - به علت سرعت و دقت قابل قبول و سادگی در پیادهسازی همچنان پرکاربردترین روش است و در این مقاله برای دنبال کردن ماکزیمم توان ماژول های خورشیدی مورد استفاده قرار میگیرد. تئوری این روش حرکت گام به گام روی نمودار P-V مربوط به پنل خورشیدی - شکل - 2 با توجه به علامت افزایش توان و ولتاژ پنل خورشیدی تا رسیدن به نقطهئ ماکزیمم توان است. فلوچارت این روش P&O در شکل 3 آمده است
شکل -2نمودار P-V پنل فتوولتائیک
