Power Losses in Long String and Parallel-Connected
Short Strings of Series-Connected Silicon-Based Photovoltaic
Modules Due to Partial Shading Conditions
برای دانلود رایگان مقاله اصلی به زبان انگلیسی اینجا کلیک کنید
تلفات توان ناشی از شرایط سایه جزئی در ماژول‌های فوتوولتائیک سیلیکونی
ساخته‌شده بصورت زنجیره بلند و اتصال موازی از حلقه های کوچک سری
چکیده
پیکربندی یک سیستم تولید برق فوتوولتائیک (PV) بخصوص اگر مستعد سایه جزئی باشد، روی عملکرد مولد تاثیر دارد. در این مقاله، تلفات عدم تطابق و تلفات توان به علت عدم موفقیتِ تعقیب نقطه توان بیشینه جهانیِ مربوط به یک زنجیره بلند از 18 ماژول PV سری و سه زنجیره کوتاه از 6 ماژول PV سری که در نهایت به صورت موازی اتصال یافته‌اند تحت شرایط سایه جزئی و به کمک نرم‌افزار سیمولینک MATLAB بررسی و تحقیق شده است. مولدهای با زنجیره‌های کوتاه و با اتصال موازی، و در حالاتی که آنها دارای ولتاژ کار یکسان بوده و یا بصورت زنجیره‌های مجزا کار می‌کنند، مورد مطالعه قرار می‌گیرند. نتایج نشان می‌دهند که اتصال بلند و سری ماژول‌ها و اتصالات موازی زنجیره‌ها از طریق یک اینورتر به شبکه قدرت، باید کمینه شود تا به این ترتیب از تلفات حین شرایط سایه جزئی پیشگیری شود. تحت شرایط سایه جزئی، زنجیره‌های کوتاه که بصورت مجزا کار می‌کنند دارای کمتری تلفات توان هستند.
مقدمه
گرمای جهان و محدودیت منابع سوخت فسیلی نیاز به منابع انرژی تجدیدپذیر را افزایش داده است [1]-[3]. تابش خورشیدی بزرگترین منبع انرژی تجدیدپذیر است [4], [5] و تنها منبعی است که به کمک آن می‌توان مصرف انرژی کنونی را تامین کرد.
مولدهای برق فوتوولتائیک (PV) بدون استفاده از قطعات متحرک می‌توانند انرژی تابشی خورشید را به طور مستقیم به انرژی الکتریکی تبدیل کنند. این مولدها را می‌توان به دو دسته خودکفا و متصل به شبکه تقسیم کرد [6]. در سیستم‌های خودکفا، ذخیره انرژی نقش بسیار مهمی در طراحی این سیستم‌ها دارد. در سیستم‌های متصل به شبکه، شبکه به عنوان یک منبع ذخیره انرژی عمل می‌کند که در آن مولد برق PV می‌تواند هر وفت که برق موجود باشد آن را به شبکه تزریق کند.
شبکه‌های الکتریکی دارای سطوح ولتاژ مشخص و معینی هستند. این سطوح ولتاژ بسیار بیشتر از بیشینه ولتاژ سلولهای PV سیلیکونی می باشند. به منظور ارتباط مولدهای برق PV با شبکه قدرت، سلولهای PV به صورت سری به هم متصل می‌شوند تا ماژول‌های PV را شکل دهند. با این حال ولتاژ تنها یک ماژول PV هنوز خیلی کم است و نمی‌توان آن را به عنوان یک مولد برق PV به شبکه قدرت متصل کرد. بنابراین، این مولدها بصورت اتصالات سری و موازی ماژول‌های PV ساخته می‌شوند تا به یک سطح ولتاژ کافی رسیده و توان نامی مولد را افزایش دهند.
چنانچه مشخصات الکتریکی سلولهای PV مشابه نبوده و یا تحت شرایط غیریکنواخت عمل کنند، اتصال سری آنها مستعد تلفات عدم تطبیق توان خواهد بود. سلول PV ای که دارای کمترین جریان اتصال کوتاه (SC) است باعث محدودیت جریان کل اتصال سری می‌شود [7]. جریان‌های اتصال کوتاه سلولهای PV می‌توانند به علت دلایل فنی و یا محیطی تغییر کنند. دلایل فنی را می‌توان طی ساخت ماژول‌های PV و یا در مرحله طراحی این سیستم‌ها کمینه کرد، اما اجتناب از دلایل محیطی دشوار است.
یکی از دلایل محیطی اصلی برای جریان اتصال کوتاه‌های غیریکنواخت سایه‌دار شدن جزئی مولد برق PV به علت ابرها، درختان، ساختمان‌ها و غیره است. تحت شرایط سایه جزئی، برای مثال، اگر یکی از سلولهای PV مولد که شامل سلولهای با اتصال موازی است سایه‌دار شود، جریان‌های اتصال کوتاه سلول‌هایی که سایه‌دار نیستند بیشتر از جریان اتصال سلولهای سایه‌دار خواهد بود. لذا اگر جریان مولد برق PV بیش از جریان اتصال کوتاه سلول سایه‌دار باشد، سلول سایه‌دار به علت دیگر سلولهای موجود در اتصال سری، بصورت معکوس بایاس خواهد شود.در این مورد، سلول با بایاس معکوس به عنوان یک بار برای اتصال سری عمل خواهد کرد و بخشی از توان تولیدی دیگر سلول‌ها را از مصرف کرده و منجر به تلفات توان می‌شود. این موضوع همچنین باعث حضور نقاط داغ در سلول سایه‌دار شده و به آن آسیب خواهد زد [8]. بدترین موقعیت وقتی اتفاق می‌افتد که اتصال سری، اتصال کوتاه شود. آنگاه، سلول سایه‌دار همه توان تولیدی توسط دیگر سلولهای موجود در اتصال سری را مصرف کرده و از بین خواهد برد.
نوع فایل: word صفحات ترجمه: 27 سال: 2012 قیمت: 12000 تومان
کد مقاله: 2520
