پایان نامه تحلیل تلفات توان و افزایش راندمان سیستم‌ های تولید توان خورشیدی متصل به شبکه خانگی

فهرست:

فصل 1: مقدمه. 1

1-1- مقدمه.. 1

1-2- اهمیت رشد بهینه و دقیق سیستم‌های فتوولتائیک در شبکه.. 3

1-3- دسته‌بندی کلی سیستم‌های فتوولتائیک...... 5

1-4- سیستم‌های متصل به شبکه.. 8

1-4-1- اثر سیستم‌های فتوولتائیک بر بخش تولید... 9

1-4-2- اثر سیستم‌های فتوولتائیک بر شبکه‌ی انتقال و فوق توزیع... 10

1-4-3- اثر سیستم‌های فتوولتائیک بر شبکه‌ی توزیع... 11

1-5- سیستم‌های مستقل از شبکه.. 11

1-5-1- سیستم‌های تأمین برق مستقل از شبکه.. 12

1-5-2- پمپاژ خورشیدی.... 12

1-5-3- روشنایی خورشیدی.... 12

1-5-4- سیستم تغذیه کننده قابل حمل... 13

1-5-5- حفاظت کاتدیک...... 13

1-5-6- یخچال‌های خورشیدی.... 13

1-6- هزینه سیستم‌های برق خورشیدی.... 14

1-7- محتوی.... 15

فصل 2: مروری بر مطالعات انجام شده. 16

2-1- مقدمه.. 16

2-2- فناوری‌های ساخت سلول‌های خورشیدی.... 17

2-3- مدار معادل سلول خورشیدی.... 19

2-4- مشخصه‌های الکتریکی سلول خورشیدی.... 21

2-5- اثر پارامترهای مختلف موجود در مدل بر مشخصه‌های الکتریکی.... 23

2-5-1- تابش..... 23

2-5-2- دما 25

2-5-3- مقاومت سری.... 28

2-5-4- مقاومت موازی.... 28

2-5-5- جریان اشباع معکوس..... 29

2-5-6- ضریب انتشار دیود.. 30

2-6- ماژول و آرایه خورشیدی.... 30

2-6-2- رشته و آرایه.. 33

2-7- دنبال کردن نقطه توان بیشینه.. 35

2-7-1- نیاز به دنبال کردن نقطه توان بیشینه.. 35

2-7-2- روش تپه نوردی.... 38

2-7-3- روش مشاهده و اغتشاش..... 40

2-7-4- روش رسانایی افزایشی.... 42

2-7-5- کسری از ولتاژ مدار باز 43

2-7-6- کسری از جریان اتصال کوتاه. 44

2-8- نتیجه.. 44

فصل 3: روش تحقیق.. 46

3-1- مقدمه.. 46

3-2- معرفی سیستم فتوولتائیک و مبدل مورد استفاده. 47

3-2-2- مبدل باک...... 49

3-2-3- مبدل بوست..... 50

3-2-4 مبدل بوست با ساختار Interleaved. 51

3-2-5- مبدل‌های بوست سه سطحی.... 52

3-2-6- مبدل بوست کسکد... 52

3-2-7- مبدل افزایش دهنده ولتاژ با سلف تزویج شده. 54

3-2-8- مبدل پیشنهادی.... 54

3-2-9- بررسی مزایا و معایب مبدل... 56

3-2-10- مدل مبدل به همراه سلول خورشیدی.... 57

3-3- افزایش بهره عملکرد مبدل SEPIC.. 58

3-3-1- افزایش بهره با اضافه کردن یک ضرب کننده به مدار SEPIC ساده. 59

3-4- محاسبه بهره مبدل... 61

3-5- روش کنترل منطق فازی.... 62

3-5-1- سیستم PV با کنترل منطق فازی.... 66

3-6- مفاهیم سیستم عصبی فازی تطبیقی.... 67

3-7- کنترل کننده‌ی تطبیقی فازی-عصبی.... 68

3-8- نتیجه.. 70

فصل 4: نتایج... 73

4-1- مقدمه.. 73

4-2- خروجی آرایه‌ی خورشیدی مورد نظر.. 73

4-3- استفاده از مبدل پیشنهادی در شبیه‌سازی.... 78

4-3-2- محاسبه ریپل جریان ورودی و سلف‌های L1 و L2 79

4-3-3-  محاسبه خازن سری Cs و خازن ضرب کننده Cm. 80

4-3-4- حصول سوئیچ‌زنی نرم در لحظه روشن شدن سوئیچ مبدل... 81

4-3-5- حصول سوئیچ زنی نرم در لحظه خاموش شدن سوئیچ مبدل... 82

4-3-6- افزایش بهره مبدل... 84

4-4- نتایج شبیه‌سازی مدار سلول خورشیدی مستقل از شبکه.. 87

4-4-1 شبیه‌سازی در تابش و دمای ثابت..... 88

4-4-2- شبیه‌سازی در تابش و دمای متغیر.. 93

4-5- نتیجه‌گیری.... 97

فصل 5: بحث و نتیجه‌گیری.. 98

5-1- مقدمه.. 98

5-2- پیشنهادات و مطالعات آینده. 99

فصل 6: مراجع.. 100

فصل 7: پیوست‌ها 103

7-1- مدل‌های مختلف استفاده شده برای سلول خورشیدی.... 103

7-1-2- مدل ساده. 104

7-1-3- مدل نمایی مختصر شده. 105

7-1-4- مدل نمایی ساده. 106

7-1-5- مدل نمایی دوبل... 107

منبع:

[1] H. Fadali, “ Fuel Cell Distributed Generation: Power Conditioning, Control, and Energy Management”, Ph.d Thesis, University of Waterloo, Ontario, Canada, 2008

[2] A. Mellit and S. A. Kalogirou, "Neuro-fuzzy based modeling for photovoltaic power supply system," in Power and Energy Conference, 2006. PECon'06. IEEEInternational, 2006, pp. 88-93.

[3] A. S. Weddell, G. V. Merrett, and B. M. Al-Hashimi, “Ultra low-power photovoltaic MPPT technique for indoor and outdoor wireless sensor nodes,” in Proc. Design, Autom. Test Europe, Grenoble, France, Mar. 14–18, 2011, pp. 905–908.

[4] R. Stala, “Individual MPPT of photovoltaic arrays with use of singlephase three-level diode-clamped inverter,” 2010 IEEE International Symposium on Industrial Electronics (ISIE), pp. 3456-3462, Jul. 2010.

[5] E. Villanueva, P. Correa, J. Rodrigueze, and M. Pacas, “Control of a Single-Phase Cascaded H-Bridge Multilevel Inverter for Grid- Connected Photovoltaic Systems,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 56, no. 11, pp. 4399-4406, Nov. 2009.

[6] H. Wu and X. Tao, “Three Phase Photovoltaic Grid-connected Generation Technology with MPPT Function and voltage control”, Power Electronics and Drive System Conference, Taipei, pp. 1295– 1300, Nov. 2009.

[7] P. McNutt, J Hambrick and M. Keesee, “Effects of Photovoltaics on the Distribution System Voltage Regulation,” Proc. of the 34th IEEE Photovoltaic Specialists Conf., Philadelphia, pp. 1914-1974, June 2009.

[8] Uher, M.; Mišák, S.; Vramba, J.; Stuchlý, J.; Kubalík, P. "Optimization of distribution system with grid connected PV plant",  Environment and Electrical Engineering (EEEIC), 2014 14th International Conference on, On page(s): 334 - 338

[9] Spertino, F.; Di Leo, P.; Cocina, V.; Tina, G.M. "Storage sizing procedure and experimental verification of stand-alone photovoltaic systems",  Energy Conference and Exhibition (ENERGYCON), 2012 IEEE International, On page(s): 464 - 468

[10]  Duryea, S., Islam, S., Lawrance, W., “A Battery Management System For Stand-Alone Photovoltaic Energy Systems”, Industry Applications Magazine, IEEE, 3, May/June 2001, pp. 67-72.

[11] Yi-Hua Liu & Jia-Wei Huang ," A fast and low cost analog maximum power point tracking method for low power photovoltaic systems", Solar Energy, Vol. 85,pp. 2771– 2780, 13 September 2011

[12] Alireza Khaligh, Omar C. Onar, “ENERGY HARVESTING Solar, Wind, and Ocean Energy Conversion Systems”  2010by Taylor and Francis Group, LL.

[13] hee Wei Tan, Green, T.C., Hernandez-Aramburo, C.A., “An improved maximum power point tracking algorithm with current-mode control for photovoltaic applications” PEDS 2005, IEEE International Conf., on Vol. 1, Iss., pp. 489.494.

[14] Abdelsalam, A.K.; Massoud, A.M.; Ahmed, S.; Enjeti, P.N.; , "High-Performance Adaptive Perturb and Observe MPPT Technique for Photovoltaic-Based Microgrids," Power Electronics, IEEE Transactions on , vol.26, no.4, pp.1010-1021, April 2011.

[15] S. Jain andV.Agarwal, “A newalgorithm for rapid tracking of approximate maximum power point in photovoltaic systems,” IEEE Power Electron. Lett., vol. 2, no. 1, pp. 16–19, Mar. 2004.

[16] N. Femia, G. Petrone, G. Spagnuolo, and M. Vitelli, “Optimization of perturb and observe maximum power point tracking method,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 20, no. 4, pp. 963–973, Jul. 2005.

[17] N. Femia, G. Petrone, G. Spagnuolo, and M. Vitelli, “Optimization of perturb and observe maximum power point tracking method,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 20, no. 4, pp. 963–973, Jul. 2005.

[18] L. Piegari and R. Rizzo, “Adaptive perturb and observe algorithm for photovoltaic maximum power point tracking,” IET Renew. Power Gener., 2010, vol. 4, Iss. 4, pp. 317.328.    

[19] N. S. D’Souza, L. A. C. Lopes, and X. Liu, “An intelligent maximum power point tracker using peak current control,” in Proc. 36th Annu. IEEE Power Electron. Spec. Conf., 2005, pp. 172.177.

[20] N. S. D’Souza, L. A. C. Lopes, and X. Liu, “An intelligent maximum power point tracker using peak current control,” in Proc. 36th Annu. IEEE Power Electron. Spec. Conf., 2005, pp. 172.177.

[21] S. Lalounia & D. Rekiouaa & T. Rekiouaa & E. Matagne , "Fuzzy logic control of standalone photovoltaic system with battery storage" , Journal of Power Sources ,Vol.  193, pp.899–907 ,2009

[22] Masoum, "Design, Construction and Testing of a Voltage-based Maximum Power Point Tracker (VMPPT) for Small Satellite Power Supply", 13th Annual AIAA/USU Conference on Sm all Satellite.

[23] Adedamola Omole, "Analysis, Modelling and Simulation of Optimal Power Tracking of Multiple-Modules of Paralleled Solar Cell Systems", Master of Science Thesis, The Florida State University College of Engineering, 2006.

[24]  S . Jain  andV.Agarwal, “A newalgorithm for rapid tracking of approximate maximum power point in photovoltaic systems,” IEEE Power Electron. Lett., vol. 2, no. 1, pp. 16–19, Mar. 2004.

[25[ A. Saadi and A. Moussi, "Optimation of Buck Boost Converter By MPPT Technique With A Variable Reference Voltage Applied to Photovoltaic Water Pumping System Under Variable Weather Conditions,"  Asian Journal of Information Technology 6, 2007.

[26[ N. Patcharaprakiti and S. Premrudeepreechacharn, "Maximum PowerPoint Tracking Using Adaptive Fuzzy Logic Control for Grid connected Photovoltaic System",  PESW2002, volume 1, PP:372-377, 002.

[27] T.R. Sumithira, A. Nirmal Kumar, R. Ramesh Kumar "An adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) based Prediction of Solar Radiation:A Case study" Journal of Applied Sciences Research, 8(1): 346-351, 2012 TSSN 1819-544X.

[28] Kuei-Hsiang Chao & Meng-Huei Wang & Yu-Hsu Lee ," an extension neural network based incremental mppt method for a pv system " , International Conference on Machine Learning and Cybernetics, Guilin,  10-13 July, 2011

[29] Qiang Mei; Mingwei Shan; Liying Liu; Guerrero, J.M.; , "A Novel Improved Variable Step-Size Incremental-Resistance MPPT Method for PV Systems," Industrial Electronics, IEEE Transactions on , vol.58, no.6, pp.2427-2434, June 2011.

[30] C. Larbes, S.M. Aıit Cheikh, T. Obeidi, and A. Zerguerras, “Genetic algorithms optimized fuzzy logic control for the maximum power point tracking in photovoltaic system,” Renewable Energy 34 (2009) 2093.2100.