مدل سازی و کنرل سیستم های تولید پراکنده پیل سوختی برای بهره برداری کارآمد

انرژی نیاز اساسی برای استمرار توسعه ی اقتصادی، تدارک و تامین وسایل رفاه و آسایش زندگی بشری است. احتمال وقوع یک بحران انرژی و نگرانی های ناشی از پایان پذیری سوخت های فسیلی، ضرورت های زیست محیطی، افزایش روزافزون مصرف انرژی و رشد جمعیت و غیره محرک هایی هستند که توجه به منابع انرژی تجدید پذیر را شدت می بخشند. در این پروژه مدل سازی و کنترل سیستم های تولید پراکنده پیل سوختی در دو حالتon-grid وoff-grid مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور برای درک بهتر از رفتار پیل سوختی مدل دینامیکی پیل سوختی پلیمری مورد بررسی قرار گرفته است. در حالت جدا از شبکه (off-grid) با استفاده از تکنیک مدولاسیون پهنای پالس فضای برداری (svpwm) ولتاژ با فرکانس و دامنه مناسب تولید شده و برای تغییرات بار خطی و غیرخطی توان درخواستی مطلوب تامین می شود. در حالت متصل به شبکه (on-grid) با استفاده از تئوری توان لحظه ای جریان مرجع لازم جهت تزریق توان تولیدی مرجع پیل و تزریق توان راکتیو مورد نیاز بار و همچنین در حالت وجود بارهای غیر خطی، تزریق جریان های هارمونیکی بار بدست آمده است. برای نیل به این هدف از کلید زنی کنترل جریان هیسترزیس به دلیل پاسخ دینامیکی سریع و هزینه کم آن استفاده شده است. در این پروژه در حالت کاری متصل به شبکه سیستم تولید پراکنده پیل سوختی، اینورترdc/ac بکار رفته، به صورت فیلتر کننده توان فعال (apf)عمل نموده و از وارد شدن جریان های هارمونیکی به شبکه جلوگیری می کند. یکی از دلایل پیشنهاد استفاده از سیستم های تولید پراکنده پیل سوختی هم به صورت منبع انرژی تامین بار (در توان های پائین) و هم به صورت apf در این پروژه، قابلیت پرتابل بودن پیل سوختی می باشد. برخلاف سایر منابع تولید پراکنده انرژی های تجدید پذیر که مکان نصب آنها بر اساس پتانسیل موجود برای انرژی اولیه آنها (مانند انرژی نور برای فتوولتائی و انرژی باد برای مزرعه های بادی) تعیین می شود، این است که سیستم تولید پراکنده پیل سوختی این قابلیت را دارد تا بر روی فیدر حاوی بار غیرخطی شدید قرار گرفته و در کنار تامین بار، به عنوان apf نیز عمل نماید. از آنجائیکه پاسخ دینامیکی پیل سوختی کند است معمولاً از ذخیره سازهای انرژی با پاسخ دینامیکی بالا استفاده می شود. از میان ذخیره سازهای انرژی برق، از ابر خازن ها به دلیل پاسخ دینامیکی بسیار خوب بر روی باس dc و بدون نیاز به سیستم های مداری و کنترلی دیگر، در تامین حالت های گذرای تغییرات بار استفاده شده است. جهت افزایش و هم چنین تنظیم ولتاژ پائین و غیر ثابت پیل سوختی، از مبدل dc/dc افزاینده به همراه سیستم کنترلی حلقه بسته جهت تنظیم سیکل کاری کلیدزنی، استفاده شده است. از آنجائیکه اینورترهای چند سطحی قابلیت اتصال منابع تولید پراکنده با توان و ولتاژ تولیدی پایین را جهت تولید ولتاژ و توان بالاتر را دارند لذا گزینه مناسبی برای اتصال پیل های سوختی به شمار می روند. از دست آوردهای دیگر این پروژه، ارائه روشی جدید برای حل معادلات غیر جبری حذف هارمونیک های انتخابی (she)می باشد. همین طور با کمک گرفتن از شبکه های عصبی مصنوعی روشی ارائه شده که در آن اتصال مستقیم پیل های سوختی به اینورترهای چند سطحی میسر شود که در آن با وجود تغییرات ولتاژ پیل های سوختی به دلیل تغییرات نقطه کار، ضمن حذف هارمونیک های قابل حذف مرتبه پائین ولتاژ خروجی، دامنه ولتاژ خروجی مولفه اصلی ثابت حاصل شود. همچنین با استفاده از کنترل کننده های فازی برای یک سیستم تولید پراکنده پیل سوختی متشکل از سه توده پیل، با لحاظ کردن راندمان کل ادوات واسط الکترونیک قدرت سیستم، عمل تقسیم بار بهینه بین توده پیل ها انجام گرفته است. نتایج شبیه سازی در نرم افزار matlab در پایان هر فصل آورده شده است.