کاربرد اینورتر منبع امپدانسی در انرژی های نو

نیاز روزافزون به جایگزینی انرژی های فسیلی با انرژی های تجدید پذیر و پاک باعث شده تا توجه به سمت انرژی خورشیدی بیشتر جذب شود. در حال حاضر انرژی خورشیدی از نظر ظرفیت نصب شده در دنیا بعد از انرژی آب و باد در بین انرژی های تجدید پذیر در مقام سوم ایستاده است. . بیش از 100 کشور در دنیا از انرژی خورشیدی استفاده می کنند. عواملی از جمله دما، شدت تابش نور، مشخصه بار و ... بر روی مشخصه غیرخطی خروجی آرایه های خورشیدی تاثیر دارند. آرایه خورشیدی تنها در صورتی حداکثر توان را تولید می کند که در نقطه حداکثر منحنی توان-ولتاژ کار کند. اما با تغییر شرایط جوی، منحنی توان-ولتاژ آرایه نیز جابجا می شود و این باعث می شود که نقطه کار منحنی به جایی غیر از نقطه حداکثر توان منتقل شود. در این حالت آرایه خورشیدی حداکثر توان را تولید نکرده و باعث اتلاف توان می شود. این موضوع وقتی حادتر می شود که به دلیل شرایط جوی، تابش یکسان برای تمام آرایه های خورشیدی وجود ندارد. در این صورت منحنی توان-ولتاژ آرایه دارای چندین نقطه حداکثر محلی خواهد بود. تا کنون روش های متعددی برای بازگرداندن نقطه کار به نقطه حداکثر توان معرفی شده اند. اما روش های معمول دارای این ضعف هستند که در شرایطی که منحنی توان-ولتاژ آرایه دارای چندین نقطه حداکثر باشد، در حداکثر های محلی به دام افتاده و باعث می شود که آرایه، حداکثر بازده را نداشته باشد. در نتیجه نیاز است روش هایی طراحی شوند که این مشکل را برطرف کنند. به این منظور در این پایان نامه از روش ? تصحیح شده، استفاده شده تا در عین پاسخ سریع، قابل استفاده برای حالت سایه های ناهمگون نیز باشد. عملکرد روش پیشنهادی از طریق شبیه سازی بررسی و تایید شده است. از سوی دیگر هنگامیکه آرایه های خورشیدی به بار متصل می شوند، تحت بعضی شرایط جوی قادر به تامین ولتاژ مورد نیاز بار نخواهند بود. برای مثال هنگامی که بر روی بعضی سلول های خورشیدی سایه می شود قابلیت تولید توان آرایه کاهش می یابد. در این حالات نیاز است از مبدلهای قدرت بهره گرفته شود که قابلیت بوست ولتاژ را دارا هستند. اما مبدل های معمول تنها می توانند یکی از حالت های باک یا بوست ولتاژ را دارا باشند. علاوه بر این، این مبدلها به ایجاد اتصال کوتاه در اثر فرمان کلیدزنی اشتباه حساس بوده و ممکن است خراب شوند. به همین دلیل نیاز است از مبدلی استفاده شود که قابلیت باک و بوست را به طور همزمان دارا بوده و همچنین در برابر اتصال کوتاه های احتمالی نیز مقاوم باشد. به همین دلیل دراین پایان نامه از مبدل منبع امپدانسی برای اتصال آرایه خورشیدی به شبکه استفاده شده است. نحوه مدولاسیون مبدل منبع امپدانسی با مبدلهای معمول متفاوت است. چراکه در این مبدل بر خلاف مبدلهای معمول حالات اتصال کوتاه مجاز می باشند. از اتصال کوتاه به منظور تقویت ولتاژ خروجی استفاده می شود و این حالات باعث می شوند که بتوان از مبدل منبع امپدانسی در هر دوحالت باک و بوست استفاده نمود. به منظور داشتن بیشترین میزان بوست به ازای تمام مقادیر اندیس مدولاسیون، از روش مدولاسیون خاصی به نام روش مدولاسیون حداکثر بوست بهره گرفته شده است. در نهایت سیستمی شامل آرایه های خورشیدی که از طریق مبدل منبع امپدانسی به شبکه، متصل است، شبیه سازی شده و روش mppt فوق الذکر به آن اعمال شده و در شرایط مختلف جوی عملکرد آن مورد بررسی قرار گرفته است. برای بررسی عملکرد سیستم تحت شرایط متفاوت، آرایه ای از سلول های خورشیدی در نظرگرفته شده است و چندین نوع سایه بر روی قسمت های مختلف آن اعمال شده است. نتایج بدست آمده کارایی روش پیشنهادی را تایید می کنند. استفاده از روش پیشنهادی باعث افزایش بازده سلول های خورشیدی هنگام وجود سایه های ناهمگون می شود.