استراتژی مدیریت توان برای یک سیستم هیبریدی PV-FC (پیل خورشیدی-پیل سوختی) متصل به شبکه

 چکیده 

اصطلاحات شاخص 

فهرست اصطلاحات

مقدمه

 توضیحات سیستم

ساختار سیستم قدرت هیبریدی متصل به شبکه

شکل 1.   سیستم هیبریدی PV_FC متصل به شبکه.

شکل 2.   الگوریتم MPPT روش P&O.

 مدل PEMFC

شکل 3.   توپولوژی باک-بوست

 کنترل MPPT

کنترل سیستم هیبریدی

 استراتژی عملکرد سیستم هیبریدی

شکل 4.   استراتژی عملکرد منبع هیبریدی در حالت UPC.

 استراتژی عملکرد برای سیستم هیبریدی در حالت UPC

شکل 5.   دیاگرام الگوریتم کنترلی در حالت UPC ( بطور خودکار تغییر می کند).

شکل 6.   طرح کنترلی پسماند برای کنترل .

شکل 7.   استراتژی عملیاتی کل برای سیستم هیبریدی متصل به شبکه.

جدول 1.   پارامترهای سیستم

 نتایج شبیه سازی و بحث ها

نتایج شبیه سازی در مورد بدون پسماند

شکل 8.   نتایج شبیه سازی بدون پسماند.  (a) استراتژی عملکرد منبع هیبریدی.  (b) استراتژی عملکرد کل سیستم. (c) تغییر حالت های عملکرد

شکل 9.   بهبود عملکرد عملیاتی با استفاده از پسماند.  (a) استراتژی عملکرد منبع هیبریدی؛ (b) استراتژی عملیاتی کل سیستم. (c) تغییر حالت های عملکرد. (d) تغییرات فرکانس در سیستم.

نتیجه گیری

مباحثات

بهبود عملکرد عکلیاتی با استفاده از پسماند (هیسترزیس)

این مقاله، روشی را برای بکار انداختن یک سیستم هیبریدی متصل به شبکه، ارایه می دهد. سیستم هیبریدی، تشکیل شده از یک آرایه فوتوولتیک (PV) و یک پیل سوختی غشای تبادل پروتون (PEMFC) می باشد. آرایه PV از یک روش ردیابی بیشینه نقطه توان (MPPT) برای تحویل پیوسته بیشترین توان به بار _هنگامی که تغییراتی در تابش و دما رخ می دهد، و آن را منبعی غیرقابل کنترل می سازد_ استفاده می کند. در هماهنگی با PEMFC، توان خروجی سیستم هیبریدی قابل کنترل خواهد شد. می توان دو حالت عملکرد را، به نام های حالت کنترل توان-واحد (UPC) و حالت کنترل پخش-فیدر (FFC)، به سیستم هیبریدی اعمال کرد. در اینجا، هماهنگی میان دو حالت کنترلی، هماهنگی بین آرایه PV و PEMFC در سیستم هیبریدی، و تعیین پارامترهای مرجع، ارایه می شوند. استراتژی عملکرد ارایه شده با یک تغییر حالت عملکرد انعطاف پذیر، همواره آرایه PV را در بیشینه توان خروجی آن، و پیل سوختی PEMFC را در باند عملیاتی پربازده ی آن، بعمل واداشته، و ازینرو عملکرد سیستم را پیشرفت داده، پایداری سیستم را بالا برده، و تغییرات حالت های عملکرد را کاهش می دهد.

انرژی تجدید پذیر (انرژی های نو) هم اکنون کاربرد گسترده ای دارد. یکی از این انرژی ها، انرژی خورشیدی است. آرایه فوتوولتاییک بطور طبیعی از یک روش ردیابی بیشینه نقطه توان (MPPT)، برای تحویل پیوسته بیشترین توان به بار _هنگامی که تغییراتی در تابش و دما رخ می دهد_ استفاده می کند. عیب انرژی خورشیدی در این است که توان خروجی PV، وابسته به شرایط هوایی و دمای پیل خورشیدی می باشد، که این قضیه آن را تبدیل به یک منبع غیرقابل کنترل می کند. بعلاوه، انرژی خورشیدی در طول شب نیز، موجود نیست. به منظور چیره شدن بر این مشکلات ذاتی، باید یک منبع دیگری نیز _مانند PEMFC_ در سیستم هیبرید نصب شود. با تغییر توان خروجی FC، خروجی منبع هیبریدی قابل کنترل خواهد شد. اگرچه، پیل سوختی پلیمری نیز، تنها در بازده ی بالای خود در بازه ای از توان مشخص کار می کند. سیستم هیبریدی را می توان به شبکه اصلی متصل کرده، تا با توجه به حالت متصل-به-شبکه، یا حالت-ایزوله شده، عمل کند. در حالت متصل-به-شبکه، منبع هیبریدی در نقطه ی اتصال رایج (PCC) به شبکه اصلی متصل می شود، تا توان بار را تامین کند. هنگامی که تقاضای بار تغییر می کند، توان تامین شده توسط شبکه اصلی و سیستم هیبریدی نیز باید بطور مناسب تغییر یابد. توان تحویلی از شبکه اصلی و آرایه های PV و نیز پیل خورشیدی پلیمری، باید به منظور تامین تقاضای بار هماهنگ شوند. منبع هیبریدی دارای دو حالت کنترلی می باشد: 1) حالت کنترل توان-واحد (UPC) و حالت کنترل پخش توان-فیدر (FFC). در حالت UPC، تغییرات تقاضای بار توسط شبکه اصلی تامین می شود، زیرا خروجی منبع هیبریدی، به توان مرجع تنظیم شده است. ازینرو، مقدار مرجع خروجی منبع هیبریدی باید تعیین شود. در حالت FFC، پخش جریان فیدر بر روی مقدار ثابتی تنظیم شده، تقاضای اضافی بار توسط منبع هیبریدی تامین شده، و ازینرو، توان مرجع فیدر باید معلوم باشد. استراتژی عملیاتی ارایه شده، در نظر دارد تا این دو حالت کنترلی را هماهنگ کرده، و مقادیر مرجع حالت UPC و نیز حالت FFC را طوری تعیین کند که همه ی محدودیت ها، ارضا شوند. این استاتژی عملیاتی، تعداد تغییرات حالت های عملکرد را کمینه کرده، عملکرد سیستم را بهبود بخشیده، و پایداری سیستم را بالا می برد.