16229

16229

تحليل و طراحي سيستم انرژي تجديدپذير تركيبي با استفاده از مبدل DC-DC جداسازي نشده¬ي چند ورودي مبتني بر كنترل پيش‌بين مدل

كارشناسي ارشد

قدرت

شهريورماه 1395

دكتر داود عرب خابوري

برق

چكيده با توجه به مزاياي مختلف انرژي¬هاي تجديد پذير و پاك ازجمله منابع بادي و خورشيدي، استفاده از اين منابع به سرعت در حال رشد بوده و به تدريج جايگزين منابع انرژي سنتي مانند سوخت¬هاي فسيلي مي-شوند. بدين منظور در اين پايان¬نامه و با توجه به ماهيت متغير و غيردائمي منابع فوق و هم¬چنين لزوم استخراج حداكثر توان ممكن از آن¬ها در شرايط آب¬وهوايي مختلف، ابتدا روش¬هاي گوناگون ارائه‌شده براي رديابي نقطه حداكثر توان سلول¬هاي خورشيدي مورد بررسي قرار گرفته و سپس يك روش جديد براي رديابي نقطه حداكثر توان سلول خورشيدي معرفي شده است. اين روش منجر به بهبود كارايي رديابي نقطه حداكثر توان مي¬شود. در ادامه، روش¬هاي مختلف رديابي نقطه حداكثر توان براي سيستم انرژي بادي مورد مطالعه قرار گرفته و روشي مناسب براي به¬كارگيري در سيستم تأمين انرژي تركيبي موردمطالعه انتخاب مي¬شود. ازآنجاكه به منظور اجراي الگوريتم¬هاي رديابي نقطه حداكثر توان، نياز به استفاده از مبدل¬هاي DC-DC مي¬باشد؛ در مرحله بعدي يك مبدل DC-DC جداسازي نشده¬ي چند ورودي براي استفاده در سيستم¬ انرژي تجديد پذير تركيبي موردمطالعه كه شامل انرژي¬هاي بادي و خورشيدي مي¬باشد، پيشنهاد شده و عملكرد آن مورد بررسي قرار مي¬گيرد. سپس، با استفاده از روش كنترل پيش¬بين مدل، جريان¬هاي ورودي اين مبدل كنترل شده و مزايا و معايب استفاده از اين روش كنترلي نسبت به روش¬هاي كلاسيك بحث مي¬شود. لازم به ذكر است كه در اين روش، ابتدا مدل گسسته سيستم به دست آمده و سپس جريان¬هاي ورودي به عنوان متغير¬هايي كه در سيستم¬ انرژي تجديد پذير بايد مقادير مرجع خاصي را دنبال كنند، به نحو مناسب كنترل مي¬شوند. در بخش پاياني پروژه، كنترل دو جهته توان بين لينك DC (كه همان خروجي مبدل دو ورودي است. ) و شبكه سه فاز AC مورد بررسي قرار مي¬گيرد و يك الگوريتم كنترلي مبتني بر روش كنترل پيش¬بين براي كنترل مبدل DC-AC دو جهته مورداستفاده ارائه مي¬شود. لازم به توضيح است كه در هر قسمت نتايج شبيه¬سازي مربوط به آن بخش ارائه شده است. در پايان نيز نتايج پژوهش جمع¬بندي شده و پيشنهاد‌هايي براي ادامه كار ارائه مي-شود. واژه‌هاي كليدي: سلول خورشيدي، انرژي بادي، رديابي نقطه حداكثر توان، مبدل دو جهته، كنترل پيش¬بين مدل

1395/10/15

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: According to the various advantages provided by renewable energy resources such as wind an​d solar energies, these resources are experiencing a fast development an​d also replacing traditional energy resources such as fossil fuels. Due to the variable an​d temporary nature of these resources an​d also the need for extracting the maximum power from them, different algorithms proposed for Maximum Power Point Tracking (MPPT) are briefly discussed in this thesis as the first step. Then, a new MPPT algorithm for PV systems has been proposed. The proposed method results in higher performance of maximum power point tracking. Next, different MPPT algorithms available for wind energy conversion systems are discussed an​d a suitable method is chosen to be employed in the studied system. Since employing DC-DC converters are necessary for implementing MPPT algorithms, a non-isolated multi-input DC-DC converter is suggested to be used in the hybrid renewable energy system at the next step an​d then, its performance is studied. Next, the input currents of this converter are controlled using Model Predictive Control (MPC) method an​d its merits an​d demerits compared to the classical control methods are discussed. It should be considered that the discrete model of the system is determined as the first step through this control method an​d then, the variables are controlled based on this model. As the final part of this project, the bidirectional power flow control between the DC link an​d the AC three-phase grid is studied an​d then, a control algorithm based on MPC method is proposed for the DC-AC bidirectional converter. It should be noted that the simulations are done for each section separately an​d the results are discussed. Finally, some conclusions are made an​d some suggestions are provided for the future work. Keywords: PV cell, Wind energy, Maximum power point tracking, Bidirectional converter, Model Predictive control