کنفرانس منطقه ای سیرد

صفحه اصلی / یازدهمین کنفرانس منطقه ای سیرد

جبران سازی زمان مرده (dead time) در اینورترهای بدون ترانسفورماتور تکفاز خورشیدی متصل به شبکه (HERIC) جهت کاهش هارمونی های جریانی

نویسندگان :

سبحان محمدیان¹ مهدی فرزین فر² سید محمد حسینی نژاد³ رضا علی اصغر⁴ مصطفی کرمی⁵

1- دانشگاه دامغان 2- دانشگاه دامغان 3- شرکت توزیع نیروی برق استان سمنان 4- شرکت توزیع نیروی برق استان سمنان 5- شرکت توزیع نیروی برق استان سمنان

کلمات کلیدی :

اینورترهای بدون ترانسفورماتور،نیروگاه خورشیدی تکفاز

چکیده :

امروزه، سامانه های فتوولتائیکی (PV) علاوه بر تبدیل توان DC تولیدی به توان AC و انتقال آن، بایستی قابلیت های پیشرفته ای نظیر کنترل دینامیکی توان اکتیو و راکتیو، عملکرد باثبات در یک محدوده مشخص ولتاژ و فرکانس و سطح قابل قبول هارمونیک های جریان تزریقی به شبکه را نیز داشته باشند. از طرفی با در نظرگرفتن میزان THD مجاز جریان تزریقی به شبکه، اینورترهای معمولی که از ساختار شناخته شده پل H استفاده می کنند، قابلیت استفاده برای اتصال آرایه های خورشیدی به شبکه را ندارند، چراکه طراحی فیلتر خروجی و روش کلیدزنی آن ها به گونه ای نیست که هارمونی های جریانی را در محدوده مشخص شده توسط استاندارد قرار دهد و همین امر می تواند باعث وارد آمدن خسارت به تجهیزات شبکه توزیع و همچنین افزایش تلفات گردد. یکی از مهمترین عواملی که منجر به افزایش قابل توجه هارمونی های جریانی می گردد، وجود زمان مرده (dead time) در ساختار کلیدزنی اینورتر تکفاز می باشد. در حالت ایده آل و در کلیدزنی مدولاسیون پهنای باند (PWM)، میت.ان بالافاصله پس از خاموش کردن هر کلید در هر ساق اینورتر کلید متمم آن را در همان ساق روشن کرد. اما در عمل، به علت زمان های تأخیر در روشن و خاموش شدن کلیدها این احتمال وجود دارد قبل از اینکه کلید اول به طور کامل خاموش شود کلید دیگر روشن شده و در نتیجه با توجه به هدایت همزمان هر دو کلید، لینک DC اتصال کوتاه و جریان بالایی از منبع عبور کند. برای جلوگیری از این موضوع از یک زمان مرده بین پالس-های هدایت ترانزیستورهای مکمل در هر ساق اینورتر استفاده شود. زمان مرده چه در اینورترهای خورشیدی HERIC و چه در اینورترهای معمولی جزء اثرات غیرخطی اینورتر محسوب می شود و باعث افزایش THD شکل موج ولتاژ خروجی نسبت به حالت ایده آل می گردد. در مقالات جهت کاهش دامنه هارمونی های جریانی تزریقی به شبکه عمدتاً از دو روش استفاده می گردد. در روش اول، از کنترل کننده های تناسبی-رزونانسی (proportional-resonance) جهت کنترل دامنه هارمونی ها استفاده می شود [3]-[1]. در روش دوم، کنترل کننده تکراری به منظور کاهش دامنه تمامی هارمونی هایی که مضرب صحیحی از مؤلفه اصلی هستند به کار می رود [6]-[4]. با این وجود، مقایسه-ای جامع بین عملکرد این دو نوع کنترل کننده از نقطه نظر میران کاهش هارمونی های جریانی، پاسخ دینامیکی و حجم محاسباتی آنلاین تحمیلی به پردازش گر صورت نگرفته است. در این مقاله، مقایسه ای جامع بین دو کنترل کننده مورد اشاره صورت خواهد گرفت که تاکنون به آن پرداخته نشده است. این دو کنترل کننده بر روی یک اینورتر خورشیدی بدون ترانسفورماتور (HERIC) یک کیلوواتی امتحان خواهند شد. مدار کامل این مبدل در شکل (1) نشان داده شده است. این ساختار به ترتیب از چپ به راست شامل آرایه خورشیدی، مبدل DC-DC بوست، اینورتر تکفاز بدون ترانسفورماتور، فیلتر LCL و شبکه تکفاز می باشد. مبدل بوست وظیفه کنترل ولتاژ و جریان خروجی آرایه خورشیدی در نقطه حداکثر توان (MPP) را دارد. از طرفی، کنترل اینورتر شامل یک حلقه بیرونی کنترل ولتاژ لینک DC و یک حلقه درونی کنترل جریان تزریقی به شبکه می شود. در این مقاله عملکرد کنترل کننده رزونانسی و کنترل کننده تکراری به عنوان حلقه کنترل جریان بررسی خواهد شد (ig CTRL. در شکل 1). هر کدام از این دو کنترل کننده در محیط MATLAB/SIMULINK پیاده سازی شده که قسمتی از نتایج در شکل (2) برای جریان تزریقی به شبکه نشان داده شده است زمانی که زمان مرده برابر یک و نیم میکروثانیه تنظیم شده باشد.