22825

تزريق توان اكتيو از سلولهاي خورشيدي به شبكه تكفاز از طريق ميكرواينورتر

كارشناسي ارشد

قدرت - ماشين‌هاي الكتريكي و الكترونيك قدرت

1399/4/29

دكتر عباس شولائي

برق

با توجه به افزايش تقاضا انرژي و هزينه در چند سال اخير و كاهش قيمت سيستم¬هاي فتوولتائيك، امكان وصل سيستم¬هاي فتوولتائيك به شبكه افزايش يافته است. سيستم¬هاي فتوولتائيك متصل به شبكه، حداكثر توان را از آرايه¬هاي فتوولتائيك اخذ كرده و به شبكه تزريق مي¬كنند. اغلب سيستم¬هاي متصل به شبكه، به منظور تزريق توان آرايه¬هاي فتوولتائيك به شبكه در ضريب توان واحد به كار مي¬روند. سيستم-هاي فتوولتائيك متصل به شبكه در بسياري از كشورهاي جهان در واحدهاي كوچك از يك كيلووات الي 5 كيلووات در بام منازل مسكوني و در واحدهاي بزرگتر به صورت نيروگاه¬هاي فتوولتائيك نصب و راه¬اندازي مي¬شود. به منظور طراحي ميكرواينورتر متصل به شبكه مسائل مختلفي بايد در نظر گرفته شود. اين مسائل شامل پيكربندي مدار، بازده اينورتر، اجرايMPPT ، كيفيت توان و هزينه است. انتخاب پيكربندي مدار بستگي به ولتاژ ورودي و تعداد مراحل پردازش توان دارد. در ميكرواينورتر پيشنهادي سطح توان براي انجام شبيه¬سازي، 3.5kW تك¬فاز مي¬باشد كه در مصارف خانگي و تجاري مورد استفاده قرار مي¬گيرد. ميكرواينورتر چند مرحله¬اي (DC-AC-DC-AC) ايده¬آل براي فراهم كردن تمام ويژگي¬هاي مطلوب سيستم متصل كننده به شبكه و تغذيه بار پيشنهاد شده است. اين ميكرواينورتر داراي چهار بخش اصلي، تمام¬پل فركانس بالا شيفت فاز، ترانسفورماتور فركانس بالا، يكسوساز تك¬فاز و اينورتر تكفاز (تمام¬پل) فركانس پايين (فركانس شبكه) مي¬باشد. در قسمت اول ولتاژ dcتوليد شده توسط سلول¬هاي خورشيدي به وسيله Full-Bridgeبه برق ac فركانس بالا تبديل مي¬شود كه توپولوژي آن Full Bridge Phase-Shift مي¬باشد، در اين طراحي با استفاده از المان¬هاي پارازيتي سوئيچ¬هاي قدرت و سلف اضافه شده در مسير ترانسفورمر فركانس بالا و با تكنيك ZVS باعث كاهش تلفات سوئيچينگ، افزايش فركانس كليدزني و همچنين كاهش حجم ترانسفورماتور و سلف مي¬شود. در قسمت دوم برق acفركانس بالا از ترانسفورماتور فركانس بالا عبور مي¬كند كه در اين مرحله ترانسفورماتور براي ما دو كار مهم انجام مي¬دهد، اول اينكه سطح ولتاژ توليدي را بدون وجود محدوديت در بهره ولتاژ و باتوجه به نسبت تعداد دور سيم پيچي ثانويه به اوليه ترانسفورماتور به سطح ولتاژ مطلوب تبديل مي¬كند و دوم اينكه باعث ايجاد ايزولاسيون بين بخش dcاز بخش acمي¬شود و به دليل وجود اين جداسازي ايمني و قابليت اطمينان سيستم را افزايش مي¬دهد. در قسمت سوم ولتاژ ac فركانس بالا توليد شده با سطح ولتاژ مطلوب، توسط يكسوساز به برق dcتبديل مي¬شود در اين قسمت براي افزايش راندمان سيستم به جاي استفاده از ديود در پل¬ديودي از ماسفت استفاده مي¬كنيم و همچنين با طراحي مدار كنترل مناسب براي يكسوساز ماسفت¬هاي موردنظر نيز به صورت سوئيچينگ نرم روشن مي¬شوند كه كاهش تلفات كليدزني را نيز در پي دارد. در نهايت در قسمت چهارم برق dcتوليدي، توسط اينورتر تك¬فاز فركانس پايين به روش مدولاسيون تك¬قطبي ولتاژ ac 50 هرتز را به شبكه و بار تزريق مي¬كند.

1399/09/23

Injection of active power from solar cells into single-phase network through Microinverter

7/19/2020 12:00:00 AM

Due to the increase in energy demand and costs in recent years and the decrease in the price of photovoltaic systems, the possibility of connecting photovoltaic systems to the grid has increased. Grid-connected photovoltaic systems draw maximum power from the photovoltaic arrays and inject it into the grid. Most grid-connected systems are used to inject the power of photovoltaic arrays into the grid at a single power factor. Grid-connected photovoltaic systems in many countries of the world are installed in small units from one kilowatt to 5 kilowatts on the roofs of residential houses and in larger units as photovoltaic power plants. In order to design a microinverter connected to the network, various issues must be considered. These issues include circuit configuration, inverter efficiency, MPPT implementation, power quality and cost. The choice of circuit configuration depends on the input voltage and the number of processing steps. In the proposed microinverter, the power level for the simulation is 3.5kW single-phase, which is used in domestic and commercial applications. The ideal multi-stage micro-inverter (DC-AC-DC-AC) is proposed to provide all the desirable features of the mains connection system and load power supply. This microinverter has four main parts, high frequency all-phase phase shift, high frequency transformer, single-phase rectifier and single-frequency single-phase inverter (full frequency) (network frequency). In the first part, the dc voltage generated by the solar cells is converted to high frequency ac power by Full-Bridge, the topology of which is Full Bridge Phase-Shift, in this design using the parasitic elements of power switches. And the inductor added in the high frequency transformer path with ZVS technique reduces switching losses, increases switching frequency and also reduces the volume of transformers and inductors. In the second part, high frequency ac power passes through the high frequency transformer. In this stage, the transformer does two important things for us. Firstly, it transforms the transformer to the desired voltage level, and secondly, it creates isolation between the dc section and the ac section, and due to this separation, it increases the safety and reliability of the system. In the third part, the high frequency ac voltage produced with the desired voltage level is converted to dc by the rectifier. In this part, we use MOSFET to increase the efficiency of the system instead of using a diode in a diode, and also by designing a control circuit. Suitable for rectifiers The desired MOSFETs are also turned on by soft switching, which also reduces switching losses. Finally, in the fourth part of the generated dc power, it injects a 50 Hz ac voltage into the network and load by a low frequency single-phase inverter by means of unipolar modulation.