پایان نامه طراحی دیاگرام سیستم فتوولتائیک مستقل در شبکه سراسری

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد شیراز

دانشکده فنی

پایان نامه برای دریافت درجه ارشد رشته برق

گرایش: قدرت

عنوان:

طراحی دیاگرام سیستم فتوولتائیک مستقل در شبکه سراسری

 

 

فهرست مطالب

عنوان صفحه

1-1-سیستم‌های فتوولتائیک 1

1-2-مزایاومعایب سیستم‌های فتوولتائیک 6

1-3تکنولوژزائیک 6

1-4-اجزای سیستم‌های فتوولتائیک 7

1-5- سلول خورشیدی 9

1-5-1ماژول‌ها 10

1-5-2-آرایه‌ها 10

1-6-طراحی آرایه‌ها 12

1-7-تنظیم ولتاژ و کنترل سیستم 13

1-8-ذخیره سازی انرژی الکتریکی در باتری‌ها 14

1-9-انواع کاربردهای سیستم‌های فتوولتائیک 15

1-9-1-سیستم‌های مستقل ازشبکه سراسری برق (Stand Alone) 15

1-9-2-سیستم‌های متصل به شبکه سراسری برق (Grid Connected) 16

2-1- اتصال مبدل pv به بار اهمی 19

2-2- مبدل DC/DC 20

2-2-1- کانورتر step-down (Buck Converter) 21

2-2-2-کانورتر step-up (مبدل Boost) 23

2-2-3-کانورتر Buck/Boost یا مبدل معکوس 24

2-3-مروری بر تحقیقات انجام شده در خصوص مبدلهای DC-DC ایزوله متصل به صفحات خورشیدی 27

2-4-طبقه بندی توپولوژیهای افزایندهی بالا 28

2-5- بهینه سازی مبدل 35

2-5-1-انتخاب مقدار V _DC,mid 35

2-5-2-پروسه بهینه سازی مرحله بوست 36

2-5-3- روش بهینه سازی (SRC ) 37

2-5-4-نتایج بهینه سازی 39

2-6-نمونه اولیه و نتایج تجربی 40

2-6-1- بهبود بهره وری بار جزئی 41

3-1- رگولاتور سوئیچینگ با ترانسفورمر ایزوله کننده 43

3-2- رگولاتور فلای بک ( Fly Back ) 43

3-3- رگولاتور پوش پول ( Push Pull ): 45

3-4-رگولاتور نیم پل ( Half Bridge ): 48

3-5-رگولاتور تمام پل ( Full Bridge ): 49

4-1-مدارات مجتمع ( IC های ) کنترل کننده منابع تغذیه 52

4-2-کنترل شبه رزونانسی 54

4-3-حالت ( نوع ) کنترل ولتاژ: 55

4-4- کنترل جریان 57

4-5-معرفی خانواده IC های UC3842/3/4/5 با کنترل جریان 58

معرفی تراشه TC170 با کنترل جریان: 64

معرفی تراشه های LM5020 – 1/2 با کنترل جریان: 68

معرفی تراشه های L5991 و L5991A با کنترل جریان: 71

5-1-چگونگی ساخت مبدل 77

5-2-نتیجه گیری و پیشنهادات 83

مراجع 84

فهرست جدول ها
عنوان صفحه

جدول 2-1- مشخصات مبدل بوست افزاینده بالاپنل فتوولتائیک………………..34

نمودار5-1 –خروجی DC…………………………………………………………………………..82

فهرست نمودار ها
عنوان صفحه

نمودار 5-2-خروجی سوییچ الف…………………………………………………………………….83

نمودار5-3-خروجی سوییچ ب……………………………………………………………………….83

نمودار5-4- خروجی ترانسفورمر……………………………………………………………………..83

نمودار5-5 – خروجی AC……………………………………………………………………………..84

شکل1-1 نحوه عملکرد یک سلول فتوولتائیک………………………………………………….2

فهرست شکل ها
عنوان صفحه

شکل1-2 سلول،ماژول و آرایه فتوولتائیک………………………………………………………3

شکل1-3 ساختار داخلی سلول فتوولتائیک……………………………………………………..3

شکل 1-4 اتصال الکتریکی سلول‌هابه صورت سری و موازی……………………………….4

شکل1-5 نحوه تشکیل الکترون آزاد و حفره در ترکیب فسفر و بور با سیلیسیم……..5

شکل1-6 سلول‌های سیلیکانی و ورق نازک…………………………………………………….7

شکل1-7 سلول،ماژول و آرایه و نحوه قرارگیری آنها کنارهم……………………………10

شکل1-8 پایه‌های مختلف برای استقرارآرایه‌ها……………………………………………….12

شکل1-9 نمایی نزدیک از یک آرایه ردیاب اشعه خورشید……………………………….12

شکل1-10 نحوه اتصال آرایه‌ها به مصرف کننده و بانک باتری………………………….13

شکل1-11 دیاگرام سیستم فتوولتائیک مستقل از شبکه سراسری…………………………15

شکل1-12 دیاگرام سیستم فتوولتائیک متصل به شبکه AC……………………………….16

شکل 1-13 دیاگرام سیستم فتوولتائیک متصل به شبکه AC,DC ………………………17

فصل دوم

شکل2-1 مدار معادل استاندارد فرضی………………………………………………………18

شکل2-2 اتصال مبدل pv به بار اهمی………………………………………………….19

شکل2-3 نقطه‌های کار مختلف در اثر تابش‌های متفاوت………………………………19

شکل2-4 کانورتر DC/DC به عنوان رابط بین منبع و بار……………………………..20

شکل2-5 مدار معادل کانورتر Buck………………………………………………………21

شکل2-6 کانورتر باک در حالت on……………………………………………………….21

شکل2-7 کانورتر باک در حالت off………………………………………………………22

شکل2-8 رفتار ولتاژ بار کانورتر باک………………………………………………………22

شکل2-9 مدار معادل کانورتر Boost……………………………………………………..23

شکل2-10 کانورتر Boost در حالت on………………………………………………..23

شکل2-11 کانورترBoost در حالت off………………………………………………..24

شکل2-12 رفتار ولتاژ بار کانورتر Boost…………………………………………………24

شکل2-13 مدار معادل کانورترBuck/Boost…………………………………………….25

شکل2-14 کانورترStep-down/step-upدر حالت on………………………………..25

شکل2-15 کانورترStep-down/step-upدر حالت off…………………………………26

شکل2-16 انتقال نقطه ی کار……………………………………………………………….26

شکل 2-17- سیستم فتوولتائیک ساده متشکل از دو پنل فتوولتائیک………………………28

شکل 2-18- توپولوژی های مبدل افزاینده بالا………………………………………………29

شکل2-19 توپولوژی تبدیل رزونانس سری ومدار برابری که رفتارفرکانس…………….30

شکل2-20: توپولوژی مبدل پیشنهادی………………………………………………………..34

شکل2-21: نتایج بهینه سازی برای یک نقطه کار……………………………………………39

شکل2-22: نمونه اولیه از مبدل بوست افزاینده……………………………………………….39

شکل2-23: اندازه گیری شکل موجی نمونه اولیه مبدل…………………………………….40

شکل2-24: اندازه گیری بهره وری نمونه اولیه برای سطوح مختلف ولتاژ ورودی………41

شکل 2-26- اصلول عملیاتی (HCS).در مقایسه با عملیات نرمال …………………………42

شکل 2-27- مقایسه ی بین بازده اندازه گیری شده ی نمونه اولیه ………………………….42

فصل سوم

شکل ( 3-1 ) رگولاتور فلای بک……………………………………………………………………..44

شکل ( 3-2 ) شکل موجهای ولتاژ و جریان………………………………………………………..45

شکل ( 3-3 ) رگولاتور پوش پول……………………………………………………………………..46

شکل ( 3-4 ) شکل موجهای ولتاژ و جریان………………………………………………………..47

شکل ( 3-5 ) رگولاتور نیم پل…………………………………………………………………………48

شکل ( 3-6 ) شکل موجهای ولتاژ و جریان……………………………………………………….49

شکل ( 3-7 ) رگولاتور تمام پل………………………………………………………………………50

شکل ( 3-8) شکل موجهای ولتاژ و جریان………………………………………………………..51

فصل چهارم

شکل ( 4-1 ) دیاگرام ساده شده MC34066 به نقل از شرکت موتورولا…………………54

شکل ( 4-2 ) طرح پایه حالت کنترل ولتاژ…………………………………………………………..55

شکل ( 4-3 ) طرح پایه حالت کنترل جریان…………………………………………………………57

شکل ( 4-4 ) دیاگرام داخلی تراشه های UC3842/3/4/5…………………………………….59

شکل ( 4-6 ) نمودار هیسترزیس…………………………………………………………………………60

شکل ( 4-7 ) نمودار زمان مرده بر حسب Ct………………………………………………………..60

شکل ( 4-8 ) حالت کنترل جریان…………………………………………………………………………61

شکل ( 4-9 ) جبرانسازی…………………………………………………………………………………….62

شکل ( 4-10 ) نحوه استفاده از نوسان ساز خارجی………………………………………………….63

شکل ( 4-11 ) دیاگرام داخلی تراشه TC170………………………………………………………..64

شکل ( 4-12 ) دیاگرام نوسان ساز داخلی TC170…………………………………………………65

شکل ( 4-13 ) نمودار فرکانس بر حسب Rt و Ct………………………………………………….66

شکل ( 4-15 ) حالت کنترل جریان………………………………………………………………………68

شکل ( 4-16 ) دیاگرام داخلی تراشه LM5020 – ½…………………………………………….69

شکل ( 4-17 ) دیاگرام داخلی تراشه L5991/1A………………………………………………..72

شکل ( 4-18 ) نحوه اتصال قطعات نوسان ساز………………………………………………………73

شکل ( 4-19 ) نمودار زمانی عملکرد HICCUP…………………………………………………..75

شکل ( 4-20 ) شمای داخلی قسمت حس جریان……………………………………………………76

شکل ( 4-21 ) دیاگرام حالت STANDBY در تراشه……………………………………………77

شکل5-1 مدار قدرت مبدل DC/DC……………………………………………………………………80

شکل 5-2-مدار پردازنده……………………………………………………………………………………..81

شکل 5-3 درایو فرمان ترانزیستور قدرت………………………………………………………………..81

شکل 5-4 مدار تغذیه………………………………………………………………………………………….81

شکل 5-5 مدارکنترل(ولوم)…………………………………………………………………………………82

چکیده:

پایان نامه زیر به نحوه طراحی و ساخت مبدل DC-DC ایزوله شده با یک سطح ولتاژثابت dc ناشی از انرژی خورشیدی به یک سطح ولتاژکنترل شده خروجی با کیفیت مطلوب طراحی و ساخته شده است.

وجود ترانسفورمر ایزوله علاوه بر جداسازی الکتریکی خروجی از ورودی امکان خروجی های چند گانه و معکوس کننده جهت جریان را فراهم می سازد .ولتاژ ورودی این مبدل v dc 24و خروجی آن ولتاژ متغیر از 0 تا dc 220 با توان w 500 که تقریبا از توپولوژی push pull طبعیت شده و از 4 قسمت اساسی الف:منبع pv شامل 2 صفحه 12 ولتی ب : مبدل DC-AC ج : ترانسفورمر ایزوله د: مبدل AC-DC

واژگان کلیدی:مبدل DC-DC –کانورتر-اینورتر

فصل اول

صفحات خورشیدی

کاربرد انرژی خورشیدی به عنوان یک منبع انرژی برای مصارف بزرگ از امیدهای آینده است.اشکال بزرگ در کاربرد انرژی خورشیدی،متمرکز نبودن،تناوبی بودن و ثابت نبودن مقدار تشعشع خورشید می‌باشد.اگر وسیله‌ایجهت متمرکز نمودن آن تهیه گردد،به طوری که نوسانات آنتأثیر زیادی بررویآن نگذارد،خورشید به یک منبع انرژی بزرگ مبدل می‌گردد که تا قرن‌هامی‌تواندتأمین کننده نیاز انرژی بشر باشد.با توجه به وضع انرژی در جهان و رشد جمعیت و مصرف انرژی،اگر به طور هوشمندانه رفتار شود ملاحظهمی‌گردد خورشید تنها منبع انرژی است که به وفور و به صورت رایگان و در همه ادوار در اختیار بشر می‌باشد.

در این فصل با سیستم‌های فتوولتائیک یا پنل های خورشیدی آشنا می‌شویم.این پنل ها با قرارگیری مناسب در معرض اشعه‌ی خورشید انرژیآن را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند در واقع پنل های خورشیدی از سلول‌های سیلیکونی ساخته می‌شوند و هنگامی که در معرض نور خورشید قرار می‌گیرند در اثر فعل و انفعالاتی در داخل آن حرکت الکترون‌ها را موجب شده و بدین طریق جریانDC را در خروجی این سلول و در کل آرایه‌ی فتوولتائیک خواهیم داشت.

 

 

تعداد صفحات : 76

قیمت :  40 هزار تومان

بلافاصله پس از پرداخت، لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار میگیرد و  همچنین فایل خریداری شده به ایمیل شما نیز ارسال می شود

پشتیبانی سایت :                 parsavahedi.t@gmail.com

40,000 تومانافزودن به سبد خرید