طراحی مبدل های الکترونیک قدرت برای سیستم های فتوولتائیک

با توجه به افزایش روز افزون نگرانی های جهانی در مورد آلودگی آب و هوا و کاهش منابع انرژی های سوخت فسیلی، تحقیقات در مورد انرژی های تجدیدپذیر روز به روز افزایش می یابد. در مورد منابع انرژی های تجدیدپذیر نظیر انرژی های خورشیدی، بادی، پیل های سوختی و ... مشکلات عدیده ای نظیر ردیابی توان ماکسیمم، بازدهی کم و مشکلات اتصال به شبکه و بار وجود دارد. یکی از مشکلات اساسی دیگر مربوط به کانورترهای الکترونیک قدرتی می باشد که با هزینه بالایی همراه می باشند. اینورتر چندسطحی یک سیستم الکترونیک قدرت است که می تواند با استفاده از چندین منبع ولتاژ dc به عنوان ورودی، یک شکل موج ولتاژ سینوسی را در خروجی تولید کند. اینورترهای چندسطحی در مقایسه با اینورترهای دوسطحی و سه سطحی دارای مزایای از جمله تولید شکل موج خروجی با کیفیت بالا، کاهش اعوجاج هارمونیکی، کاهش تلفات کلیدزنی، کاهش استرسdv⁄dt روی کلیدها می¬باشند. اینورترهای چندسطحی معایبی نیز دارند، از جمله اینکه برای ایجاد سطوح ولتاژ بیشتر در خروجی، تعداد ادوات الکترونیک قدرت افزایش می یابد. در این پایان¬نامه یک اینورتر چند سطحی متقارن و نامتقارن کاربردی در سیستم¬های فتوولتائیک بر اساس یک واحد پایه جدید پیشنهاد شده است. توپولوژی پیشنهادی از اتصال سری این واحدهای پایه تشکیل می¬گردد. این واحدهای پایه بر اساس کلیدزنی بین دو کلید و یک دیود، سطوح مختلف ولتاژ را تولید می¬کنند. از آنجائیکه واحدهای پایه¬ی پیشنهادی تنها قادر به تولید سطوح ولتاژ مثبت هستند، لذا یک اینورتر پل h برای تولید سطوح ولتاژ منفی و صفر استفاده شده است. در ساختار پیشنهادی، چهار الگوریتم متفاوت برای محاسبه¬ی اندازه¬ی منابع ولتاژ dc معرفی گردیده است. توپولوژی پیشنهادی قادر به تولید سطوح ولتاژ بالا با کم¬ترین تعداد ادوات الکترونیک قدرت می¬باشد. تعدادی مقایسه بین توپولوژی پیشنهادی و توپولوژی¬های مرسوم و ساختار¬های پیشنهاد شده سال¬های اخیر از حیث تعداد کلیدهای قدرت، مدارهای درایور، منابع ولتاژ dc و پیک ولتاژ معکوس کلیدها انجام گردیده است و برتری توپولوژی پیشنهادی نشان داده شده است. این ساختار در مقایسه با ساختارهای مرسوم، نیاز به تعدادکلیدها و منابع ولتاژ dc کم تری دارد که منجر به کاهش حجم، قیمت نهایی و ساده شدن روش کنترلی اینورتر می شود. نهایتا، کارایی ساختار پیشنهادی از طریق شبیه¬سازی در نرم افزار matlab/simulink و پیاده¬سازی عملی بر روی یک ساختار 27- سطحی تایید شده است.