بررسی سیستم فتوولتائیک در یک ریز شبکه با حضور بانک باتری و اَبَر خازن و در حالت مستقل از شبکه اصلی

موضوع ریزشبکه تکنولوژی جدیدی است که اولین بار در سال 2003 و در شبکه قدرت کشور پرتغال استفاده شده است. ریز شبکه سیستمی است که حداقل دارای یک منبع انرژی پراکنده (DER) و چندین بار مصرفی متصل به آن می‌باشد و می‌تواند بطور انتخابی به یک سیستم توزیع الکتریکی جزیره‌ای تبدیل شود. برای مثال، طبق مفهوم میکرو شبکه در CERTS، یک ریزشبکه بایستی قادر باشد بطور موازی با شبکه اصلی کار کند و همچنین بایستی قادر باشد زمانی که در شبکه اختلال بوجود آمد، به‌تنهایی و به طور مداوم و بدون قطعی، توان بار را تأمین کند.در این مقاله، یک ریزشبکه در شرایط بهره‌برداری مستقل از شبکه، با در نظر گرفتن استراتژی کنترلی مبدل‌ها و در حضور المان‌هایی چون بانک باتری، اَبَرخازن و بار نامتعادل، مورد بررسی قرار گرفته و مشخص می‌گردد که در هنگام استفاده از باتری و خازن بطور همزمان، می توان هم تغییرات ناگهانی بار و هم تغییرات توان را در شرایط مختلف کنترل نمود. در حالت کلی، برای مدل کردن آرایه فتوولتائیک دو مدل ریاضی و مدار الکتریکی وجود دارد. مزیت مدل ریاضی نسبت به مدل دیگر، سادگی آن می‌باشد، اما باید در نظر داشت که مدل ریاضی نتایج دقیقی نمی‌دهد. مدل مدار الکتریکی به‌ وسیله قرار دادن مدل الکتریکی سلول به جای هر سلول به‌دست می‌آید. روش مدار الکتریکی نتایج دقیقی به‌دست می‌دهد اما از آنجا که این روش، دارای پیچیدگی‌های زیادی است، کمتر مورد استفاده قرار گرفته است. در این مقاله، برای به‌دست آوردن نتایج دقیق‌تر، از روش مدار الکتریکی برای مدل کردن آرایه فتوولتائیک استفاده شده است. برای اینکه آرایه فتوولتائیک بتواند ماکزیمم توان قابل تولید خود را در هر شرایطی ایجاد کند، نقطه کار آرایه توسط الگوریتم‌های MPPT، کنترل شده است. برای اطمینان از نتایج این الگوریتم‌ها، با استفاده از روابط ریاضی، نقطه کار دقیق آرایه فتوولتائیک در شرایط MPP ، به‌دست آمده و به‌وسیله یک مبدل DC/DC افزاینده، آرایه فتوولتائیک در شرایط ذکر شده مورد بهره‌برداری قرار گرفته است. مدل دینامیکی هر کدام از این ساختار‌ها در نرم افزار قدرتمند PSCAD/EMTDC شبیه‌سازی و مورد بررسی قرار گرفته است.تایج حاصل از شبیه‌سازی ریز شبکه در بهره‌برداری‌ مستقل از شبکه نشان می‌دهد که هر یک از مبدل‌های DC/DC و DC/AC و طرح‌های کنترلی انتخاب شده به‌درستی عمل می‌کنند. در بهره برداری مستقل از شبکه، مشاهده گردید که در اثر تغییر توان تولیدی توسط آرایه فتوولتائیک در طول شبانه روز، توان تزریقی توسط ذخیره سازهای انرژی نیز تغییر می‌کند. مبدل‌های مربوط به ذخیره سازها (بانک باتری و اَبَرخازن) با کنترل صحیح ولتاژ شینه DC و مدیریت مناسب شارژ و دشارژ ذخیره ساز‌ها، درستی طرح کنترلی خود را به اثبات می‌رسانند. نتایج نشان می‌دهد مبدل بار (با استفاده از مود کنترلی V/f) با حفظ توان بار نامتعادل در یک مقدار ثابت و تأمین ولتاژ و جریان سینوسی و متعادل برای بار، به‌درستی عمل می‌کند.

سیستم‌های فتوولتائیک/ریزشبکه/الگوریتم های دنبال کننده نقطه کار/استراتژی کنترلی مبدل‌ها/بانک باتری/اَبَر خازن/بار نامتعاد ل/مبدل DC به DC /آلگوریتم / آرایه فتوولتائیک / مدل ریاضی / مدل مداری/ off grid/on grid/MPPT