طراحی و کنترل اینورتر چند سطحی منبع امپدانس به منظور استفاده در سیستم های فتوولتائیک

امروزه به دلیل کاهش ذخایر سوخت های فسیلی و ایجاد آلودگی هوا توسط این نوع سوخت ها، استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر همچون سیستم های فتوولتائیک، روز به روز در حال افزایش است. لزوم بهره برداری از حداکثر انرژی خورشیدی در سیستم های فتوولتائیک از اصول اولیه استفاده از این سیستم ها محسوب می شود. اینورترهایی که معمولاً در این سیستم ها مورد استفاده قرار می گیرد از نوع دو سطحی بوده که دارای معایبی از جمله محدودیت در تحمل ولتاژهای بالا و همچنین استرس زیاد روی سوئیچ ها، کیفیت پایین ولتاژ خروجی و لزوم استفاده از فیلترهایی با ابعاد بزرگ در خروجی اینورتر می باشد. استفاده از اینورترهای چندسطحی می تواند راه حل جایگزینی برای رفع این محدودیت ها باشد. ولتاژ پلکانی این اینورترها دارای کیفیت بسیار بالا بوده و با توجه به تقسیم ولتاژ ورودی و به تبع آن کاهش استرس روی سوئیچ ها، برای استفاده در ولتاژهای بالا مناسب می باشند. در این پایان نامه، مبحث تزریق توان سیستم های فتوولتائیک به شبکه سراسری برق توسط اینورتر چندسطحی منبع امپدانس مورد بررسی قرار می گیرد. در ابتدا، ساختارهای مختلف اینورتر چندسطحی مرور شده و مزایای اینورتر منبع امپدانس بیان می گردد. سپس با ارائه روابط تحلیلی به طراحی مقدار سلف و خازن شبکه امپدانسی پرداخته خواهد شد. به منظور تزریق توان سیستم های فتوولتائیک به شبکه سراسری برق به شکل مطلوب، سیستم کنترلی بنحوی طراحی شده است تا هریک از ماژول های اینورتر به صورت مجزا، قابلیت ردیابی نقطه حداکثر توان آرایه فتوولتائیک مربوط به خود را داشته باشد. از طرف دیگر، برای افزایش کیفیت ولتاژ خروجی، بالانس ولتاژ لینک dc در تمام ماژول ها کنترل می شود. همچنین، سیستم کنترلی جریان تزریقی به شبکه را بنحوی کنترل می نماید که با ولتاژ شبکه هم فاز باشد. برای دستیابی به اهداف فوق از کنترل کننده های تناسبی- انتگرال گیر استفاده می گردد. به منظور تنظیم پارامتر های این کنترل کننده ها نیز از الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات بهره گرفته شده است. در ادامه برای کنترل بالانس ولتاژ لینک dc و به جای کنترل کننده های تناسبی- انتگرال گیر، از یک شبکه عصبی مصنوعی استفاده شده و نتایج شبیه سازی حاصل از آن با حالتی که از کنترل کننده های تناسبی- انتگرال گیر استفاده می شود، مقایسه می گردد.