عنوان پایان‌نامه
بهبود کنترل توان راکتیو در اینورتر سه فاز فتوولتائیک متصل به شبکه
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2987;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76024
- تاریخ دفاع
- ۲۳ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- غلامرضا مرادی
- استاد راهنما
- شاهرخ فرهنگی, بهزاد آسایی
- چکیده
- نیاز روز افزون به انرژی و همچنین آلودگی ناشی از سوختهای فسیلی و محدود بودن این منابع، کشورها را به جایگزینی منابع انرژی فسیلی با منابع تجدید پذیر ترغیب نموده است. در بین این منابع، انرژی خورشیدی به دلیل سهولت دسترسی و هزینه بهره برداری کم از اهمیت بالایی برخوردار شده است. با گسترش سهم نیروگاه های خورشیدی متصل به شبکه، به عنوان نمونه ای از سیستم های تولید پراکنده، نقش این واحدها در تثبیت ولتاژ شبکه با تولید و یا جذب توان راکتیو مورد توجه جدی قرار گرفته است. میزان تبادل توان راکتیو با شبکه در اینورترهای خورشیدی به ظرفیت جریانی کلیدهای نیمه هادی استفاده شده بستگی دارد. در شرایطی که توان حقیقی تزریقی به شبکه از توان نامی اینورتر کمتر باشد، ظرفیت باقیمانده از آن می تواند صرف تولید و یا جذب توان راکتیو به منظور پشتیبانی از شبکه برای تثبیت ولتاژ گردد. بدین منظور غالب اینورترهای خورشیدی نسل جدید بر مبنای عملکرد در ضریب توان بیشتر از 9/0 طراحی می شوند، بدین معنی که ظرفیت جریانی کلید ها بیش از جریان لازم برای انتقال توان نامی در نظر گرفته شده تا اضافه جریان ناشی از تبادل توان راکتیو آسیبی به اینورتر وارد نسازد. در استانداردهای مربوط به تنظیم ولتاژ شبکه، همچون EN 50160 میزان مجاز نوسانات ولتاژ حول مقدار نامی بیان شده است که نهایتا امکان 10 درصد اضافه و یاکمبود ولتاژ را در شبکه های ولتاژ پایین و ولتاژ متوسط اجازه می دهد. تنظیم ولتاژ شبکه در شرایطی که غالب بارها از طریق واحد های خورشیدی تغذیه می شوند مسایلی را نیز به دنبال دارد، از جمله واکنش یکباره و ناهماهنگ واحد ها به افت و یا اضافه ولتاژ در تامین و یا جذب توان راکتیو به منظور تثبیت ولتاژ که باعث اضافه بار در ترانسفورماتور بالا دست خواهد شد، که باید برای آن چاره ای اندیشیده شود. در این پایان نامه برای عملکرد هماهنگ اینورترهای خورشیدی متصل به یک خط تغذیه برای تبادل توان راکتیو با شبکه بدون استفاده از تجهیزات ارتباطی و مخابراتی، راهکاری جدید پیشنهاد شده است. ضمن شبیه سازی راهکار فوق و انجام مقایسه با دیگر روش های موجود، عملکرد و مزایای آن با پیاده سازی در یک نمونه آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفته است. واژه های کلیدی: اینورتر سه فاز فتوولتائیک متصل به شبکه، کنترل توان راکتیو، اضافه ولتاژ، تثبیت ولتاژ، عملکرد هماهنگ اینورترهای خورشیدی.
- Abstract
- Growing need of energy alongside with the air pollution caused by fossil fuels have motivated countries to utilize renewable energy systems. Among these, solar energy due to its easy availability and low utilization cost has become more important. With increasing number of Photovoltaic (PV) grid-connected systems, as a kind of distributed energy resources, their impact on voltage stabilization cannot be neglected. The amount of reactive power exchanged in the PV systems depends on the rated current of the semiconductor switches. In case the injected active power is less than the nominal power of the converter, the remained capacity can be used to inject reactive power to support the grid in terms of voltage stabilization. Therefore, the new generation of solar inverters are designed in a way to operate in power factors more than 0.9; it means the rated current of semiconductor switches are over designed to inject the nominal power in order to avoid the overcurrent failure during reactive power injection. Grid codes like EN 50160 has determined the maximum amount of oscillation around the nominal voltage which is equal to 10 percent for over- and under-voltage in low- and medium-voltage networks. In case most of the loads are fed by solar units, voltage stabilization would lead to some concerns such as uncoordinated and sudden reaction of these units against over- or under-voltage to generate or consume reactive power for voltage stabilization which may cause overload in the upstream transformer. In this thesis, a control strategy is proposed for coordinated operation of PV inverters connected to a feeder to exchange reactive power without any communication link. The performance and benefits of the proposed method is verified through simulation and experimental studies and compared to the other methods. Index terms—Three-phase photovoltaic grid-connected inverter, reactive power control, voltage stabilization, coordinated operation of photovoltaic inverters.
