مقدمه:
سیستم های خورشیدی جزء منابع انرژی تجدیدپذیر هستند که انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. عملکرد این سیستم ها بعلت شرایط مختلف آب و هوایی و سطح تابش متغیر می باشد. برای اینکه این سیستمهای خورشیدی بتوانند در حالت بهینه کار کنند باید به ردیاب نقطه توان ماکزیمم مجهز باشند تا بتواند توان بیشینه را در شرایط مختلف به بار خروجی تحویل بدهند. بنابراین ردیابی نقطه توان ماکزیمم (MPPT) نقش مهمی در عملکرد مناسب سیستم های خورشیدی دارد. روش های مختلفی برای MPPT سیستم های خورشیدی وجود دارد. ما قبلا در مورد روش اختلال و آشفتگی در پست آشنایی با روش اختلال و اشفتگی به طور مفصل بحث کردیم و عملکرد آن را در پست شبیه سازی یک سیستم فتوولتائیک متصل به باتری ذخیره ساز مورد بررسی قرار دادیم. اما در این پست قصد داریم یک شبیه سازی ساده از پنل خورشیدی را ارائه بدهیم که ردیابی نقطه توان ماکزیمم در آن با استفاده از روش کندوکتانس افزایشی (INC) بدست آورده شده است. اما خوب است که قبل از ارائه شبیه سازی اندکی با روش موردنظر بیشتر آشنا شده و سازوکار آنرا بشناسیم.
معرفی روش کندوکتانس افزایشی و آشنایی با قاعده عملکردی آن
یکی از تکنیکهای MPPT که به طور رایج استفاده می شود، روش کندوکتانس افزایشی (INC) می باشد. این روش بر اساس مشاهده منحنی P-V در سال 1993 طراحی و توسعه داده شده و برای غلبه برای بعضی عیوب الگوریتم P&O در نظر گرفته شد. روش کندوکتانس افزایشی نقطه عملکردی جاری در سیستم را با نقطه توان ماکزیمم مقایسه می کند و در پی آن جهت تغییر سیکل کاری را برای ردیابی MPP انتخاب می کند. راه کار آن بر اساس افزایش یا کاهش سیکل کاری (D) بر طبق مقایسه علامت کندوکتانس لحظه ای (I/V) و کندوکتانس افزایشی (dI/dV) بر اساس معادله dI/dV= (-I/V) است که مربوط به نقطه توان بیشینه می شود. شکل زیر فلوچارت الگوریتم INC را نشان می دهد.
فلوچارت الگوریتم کندوکتانس افزایشی
MPP می تواند با استفاده از رابطه بین (dI/dV) و(I/V) محاسبه شود. معادله روش INC به شرح زیر است:
پس:
MPP زمانی بدست می آید که dP/dV=0 و
زمانی که dI/dV=(-I/V) برآورده می شود، این به معنی این است که MPP بدست آورده شده و نقطه کاری حفظ می شود. در غیر این صورت نقطه کاری باید تغییر داده شود که می تواند با استفاده از رابطه بین dI/dV و I/V تعیین شود. می توان بر طبق معادله دوم بیان کرد:
اگر dI/dV < -(I/V) باشد آنگاه dP/dV<0 یعنی نقطه کاری در سمت راست MPP قرار می گیرد.
اگر dI/dV > -(I/V) باشد آنگاه dP/dV>0 یعنی نقطه کاری در سمت چپ MPP قرار می گیرد.
مزیت الگوریتم کندوکتانس افزایشی یا INC این است که می تواند MPP را در صورت تغییر سریع شرایط جوی به راحتی ردیابی کند، زیرا این الگوریتم از دیفرانسیل نقطه کاری dP/dV استفاده می کند. اساساً الگوریتم تحت شرایط اتمسفری متغیر می تواند نقطه کار را به سمت MPP حرکت دهد.
شبیه سازی و نتایج
خوب می رسیم به شبیه سازی! در اینجا یک پنل خورشیدی 80 وات در نظر گرفته شده که از طریق یک مبدل بوست به یک بار مقاومتی متصل شده است. ما قصد داریم در شبیه سازی پیشرو عملکرد الگوریتم کندوکتانس افزایشی را در شرایط تغییر تابش پنل خورشیدی مورد بررسی قرار دهیم. برای اینکه بتوانیم کلید مبدل بوست را به درستی کنترل کنیم، از خروجی دیوتی سایکل مربوط به بلوک پیاده سازی الگوریتم INC استفاده کرده ایم؛ به صورتی کلید در فرکانس 10 کیلو هرتز روشن و خاموش می شود. در ادامه نتایج شبیه سازی در مدت زمان 1 ثانیه نشان داده شده است و طی آن میزان تابش چندین بار تغییر می کند تا عملکرد الگوریتم موردنظر مورد بررسی قرار گیرد. در ادامه نتایج مربوط به شبیه سازی ارائه شده است.
شکل 1) توان خروجی پنل خورشیدی
شکل 2) خروجی دیوتی سایکل بلوک پیاده سازی الگوریتم INC
شکل 3) ولتاژ خروجی پنل خورشیدی و ولتاژ دو سر بار
———————————————————————————————-
توجه: ما در اینجا به شما خروجی های مهم شبیه سازی پنل خورشیدی با روش MPPT به صورت INC را نشان دادیم، اما اگر علاقه مند هستید که فایل شبیه سازی را در اختیار داشته و به بررسی بیشتر آن خصوصاً بلوک پیاده سازی الگوریتم کندوکتانس افزایشی بپردازید، می توانید در ادامه از لینک زیر پروژه موردنظر را خریداری کرده و از آن استفاده کنید. همچنین این پروژه برای انجام مقایسه های بعدی مثلا با الگوریتم P&O و در پروژه های دیگری دانشجویی می تواند مورد بررسی قرار گیرد. در انتها امیدواریم که مطلب ارائه شده مورد توجه شما قرار گرفته باشد. لطفا نظرات خود را در انتهای پست ما با در میان بگذارید.
