عنوان انگليسي: Modeling and evaluation of main maximum power point tracking algorithms for photovoltaics systems

سال مقاله : 2016

عنوان فارسی مقاله: مدل سازي و ارزيابي الگوريتم رديابي حداكثر نقطه توان اصلي براي سيستم هاي فتوولتائيك

دسته: برق

تعداد صفحات فایل ترجمه شده: ١۶

جهت دانلود نسخه انگلیسی این مقاله اینجا کلیک نمایید

_______________________________________

چكيده
این مقاله به معرفی مدل سازی و ارزیابی الگوریتم ردیابی حداکثر  نقاط قدرت (پاورپوینت (MPPT)) می‌پردازد. این الگوریتم ها در فضای Simulink/Matlab به منظور ارائه مقایسه ای از سنسور مورد نیاز، سهولت اجرا، بهره وری، و پاسخ دینامیکی از سیستم فتوولتائیک (PV) به تغییرات  درجه حرارت و تابش می‌پردازند. شبیه سازی ارزیابی بر این اساس در تعیین مناسب بودن الگوریتم MPPT برای برنامه‌های مختلف سیستم PV مفید باشد. می‌توان آن را به عنوان یک مدل مرجع برای تحقیقات آینده مربوط به تولید برق PV استفاده کرد. علاوه بر این، یک روش هوش مصنوعی بر اساس سیستم استنتاج عصبی-فازی سازگار (ANFIS) در این کار ارائه شده است. تابش خورشیدی و دمای سلول به عنوان ورودی بالا برای پیش بینی چرخه وظیفه مبدل الکترونیک DC-DC در سیستم استفاده می‌شود. روش پیشنهادی الگوریتم ردیابی با دقت بالا، پایداری، بسیار سریع را فراهم می‌کند.
1.    مقدمه
راه حل کلیدی برای غلبه بر مشکلات انرژی مربوط به جهان فن آوری، انرژی تجدید پذیر می‌باشد. با این حال، تنها حدود 14 درصد از کل تقاضای انرژی جهان توسط منابع انرژی تجدید پذیر تامین می‌شوند. انرژی خورشیدی انرژی محدود، پاک و سازگار با محیط زیست، ارائه می‌کند بنابراین، آن را به عنوان یکی از فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر می‌شناسند.
سیستم‌های فتوولتائیک به نظر می‌رسد یکی از رایجترین فناوری ها به دلایل بسیاری می‌باشند مانند تولید انرژی الکتریکی نزدیک به جایی که لازم است، به طوری که از هزینه‌های حمل و نقل و انرژی می‌توان اجتناب کرد، هیچ گاز گلخانه ای منتشر نمی شود، هزینه نگهداری کم و بدون سر و صدا می‌باشد و نیاز به هیپ گونه قطعات متحرک نیست. برنامه‌های کاربردی اصلی سیستم‌های PV در وسایل نقلیه خورشیدی، پمپ آب، روشنایی خیابان، مناطق دور افتاده برق و ایستگاه‌های فضایی می‌باشد. با این حال، زیان هایی نیز در سیستم‌های PV وجود دارد: رفتار غیر خطی، تغییر نقطه توان ماکزیمم با شرایط آب و هوایی که کار ردیابی را پیچیده می‌کند، راندمان تبدیل کم است که کمتر از 17٪ می‌باشد؛ و هزینه نصب و راه اندازی بالاست. بنابراین، استفاده از سیستم MPPT به منظور اطمینان از عملکرد موثر از آرایه خورشیدی لازم است. یک مبدل قدرت حالت را می‌توان برای استخراج حداکثر قدرت با وجود مداوم تغییرات در تابش و دما با استفاده از روش کنترل که از قدرت تنظیم و رسیدن به بزرگترین مقدار ممکن آن است، به کار گرفت. چندین الگوریتم MPPT مانند الگوریتم ولتاژ مدار باز جزء به جزء پیشنهاد شده است، الگوریتم مشاهده (P&O) ، الگوریتم افزایشی هدایت (IncCond)، الگوریتم کنترل منطق فازی براساس (FLC) ، الگوریتم بر اساس اندازه گیری دما و الگوریتم بر اساس ANFIS.

2.    مدل ریاضی سیستم PV  

2.2. مبدل DC-DC 

3. مدل شبیه سازس سیستم PV

4.    الگوریتم MPPT اصلی 

4.1 الگوریتم مدار اصلاح گسترش جزء به جزء ولتاژ

4.2 الگوریتم مشاهده و بر هم زننده

4.3    الگوریتم هدایت افزایشی

4.4    الگوریتم بر اساس اندازه گیری دما 
الگوریتم بر اساس اندازه گیری دما بر اساس این واقعیت است که ولتاژ خروجی PV به طور مستقیم با درجه حرارت روی سطح PV متناسب و استوار است. یک اندازه گیری درجه حرارت ساده بر اساس تکنیکی به نام MPPT-دما در [17] ارائه شده است. در این روش، سنسور جریان توسط یک سنسور دما با سطح جایگزین PV در تماس است. سیستم شروع به اندازه گیری ولتاژ خروجی VPV PV و دمای T کرده و پس از آن به ارزیابی VMPP توسط معادله (10) می‌کند و با توجه به تفاوت بین مقدار اندازه گیری ولتاژ خروجی VPV PV و مقدار مورد نظر حداکثر ولتاژ نقطه قدرت VMPP، وظیفه چرخه D نزدیک داشتن مقدار PV ولتاژ خروجی تا حد امکان به VMPP می‌باشد.

4.5 الگوریتم کنترل منطق مبتنی بر فازی

4.6 الگوریتم پیشنهادی بر اساس ANFIS
الگوریتم پیشنهادی MPPT بر اساس ANFIS- با استفاده از سطح تابش (G) و درجه حرارت سلول (T) از ماژول PV به عنوان پارامترهای ورودی و مقاومت بار بهینه (Ropt) به عنوان پارامتر خروجی استفاده می‌کند. مقاومت بار بهینه را می‌توان با حل دو معادله محاسبه نمود. معادلات 13 و 14 با استفاده از حل کننده معادلات (حل) به منظور دریافت ولتاژ نقطه حداکثر توان و جریان (VMP، IMP) در سطوح تابش مختلف و درجه حرارت به کار گرفته می‌شوند.

5.    نتایج شبیه سازی و بحث
 در این بخش، شبیه سازی بر روی یک سیستم PV  برای مقایسه الگوریتم MPPT  از نظر بهره وری انجام شد، پاسخ دینامیکی شبیه سازی بر اساس نرم افزار MATLAB / SIMULINK بود. نتایج مقایسه در یک جدول که می‌تواند به عنوان راهنما استفاده شود، خلاصه شده است.