19227

۱۹۲۲۷

طراحي و شبيه‌سازي يك ميكرواينورتر فتوولتاييك تك‌فاز متصل به شبكه با رويكرد كاهش ظرفيت خازن جداساز توان

كارشناسي ارشد

مدارهاي مجتمع الكترونيك

۱۳۹۷

۱۳۹۷/۴/۲۳

دكتر سيد اديب ابريشمي فر

دكتر عبدالرضا رحمتي

برق

در ميكرواينورترهاي فتوولتاييك آسيب‌پذيرترين قطعه، خازن‌هاي الكتروليتي هستند كه باعث كاهش طول عمر ميكرواينورتر مي‌شوند. براي رفع اين مشكل روش‌هاي جداسازي توان پيشنهاد شده‌اند كه در آن‌ها خازن‌هاي الكتروليتي با ظرفيت زياد توسط خازن‌هاي فيلم نازك با ظرفيت كم جايگزين و به اين وسيله باعث افزايش طول عمر ميكرواينورتر مي‌شوند. اين روش‌هاي جداسازي توان برحسب مكان خازن جداساز به سه دسته‌ي جداسازي توان در سمت پايانه‌هاي صفحه‌ي خورشيدي، در لينك DC با ولتاژ زياد و در سمت AC خروجي تقسيم مي‌شوند. در اين پايان‌نامه انواع ساختارهاي مربوط به اين روش‌ها بررسي و مقايسه شده و در نهايت براساس مقايسه‌ي انجام شده روشي كه بهترين عملكرد و بيش‌ترين بازدهي را دارد انتخاب شده است. براساس روش انتخاب شده طراحي ميكرواينورتر تك‌فاز متصل به شبكه به‌گونه‌اي انجام شده است تا ضمن كاهش ظرفيت خازن جداساز توان، پاسخ گذرا و THD جريان تزريقي به شبكه نيز بهبود يابد و بتوان به‌جاي خازن‌هاي الكتروليتي از خازن‌هاي فيلم نازك با طول عمر بيش‌تر استفاده كرد. ميكرواينورتر پيشنهادي به شبكه 220V و 50Hz متصل است، در باس آن از خازن بسيار كم 20µF استفاده شده، در پاسخ به پله‌ي 200W توان ورودي، ولتاژ باس آن فراجهش و فروجهش ناچيزي داشته و THD جريان تزريقي آن به شبكه در توان 250W برابر %۰/۴۴ است. درستي روش پيشنهادي نيز با شبيه‌سازي در محيط سيمولينك متلب تحقيق شده است. واژه‌هاي كليدي: طول عمر، ميكرواينورتر، فتوولتاييك، جداسازي توان، خازن الكتروليتي، خازن فيلم نازك.

1397/04/25

Design and Simulation of a Grid-Connected Single-Phase PV Microinverter With the Reduction of Power Decoupling Capacitor Size

7/16/2018 12:00:00 AM

In photovoltaic microinverters, the most vulnerable parts are electrolytic capacitors, which reduce the microinverter lifetime. To overcome this problem, power decoupling methods have been proposed in which electrolytic capacitors with high capacitance are replaced by thin-film capacitors with low capacitance and thereby the lifetime of the microinverter increases. Based on the location of the decoupling capacitor, the power decoupling techniques are divided into three types: PV-side decoupling, DC-link decoupling, and AC-side decoupling. In this Thesis, a variety of structures related to these techniques have been studied and compared and finally, based on the comparison, a technique has been selected wich has the best performance and the highest efficiency. According to the selected technique, the grid-connected single-phase microinverter has been designed so that to reduce the size of power decoupling capacitor, injected current THD to the grid, and improve the transient response, and make it possible to use thin-film capacitors with longer lifetimes instead of electrolytic capacitors. The proposed microinverter is connected to the grid (220V, 50Hz). It has a very small 20µF bus capacitor. The bus voltage has negligible overshoot and undershoot in response to a 200W input power jump. THD of the injected current to the grid is 0.44% at 250W output power. The proposed method is validated by simulation results in Matlab-Simulink software. Keywords: lifetime, microinverter, photovoltaic (PV), power decoupling, electrolytic capacitor, thin film capacitor.