تحلیل تلفات توان و افزایش راندمان سیستم‌های تولید توان خورشیدی متصل به شبکه خانگی :پایان نامه ارشد مهندسی برق

پایان نامه ای که به شما همراهان صمیمی فروشگاه دیجی لود معرفی میگردد از سری پایان نامه های جدید رشته  مهندسی برق و با عنوان تحلیل تلفات توان و افزایش راندمان سیستم‌های تولید توان خورشیدی متصل به شبکه خانگی در 127 صفحه با فرمت Word (قابل ویرایش) در مقطع کارشناسی ارشد تهیه و نگارش شده است. امیدواریم مورد توجه کاربران سایت و دانشجویان عزیز مقاطع تحصیلات تکمیلی رشته های جذاب مهندسی برق قرار گیرد.

چکیده تحقیق تحلیل تلفات توان و افزایش راندمان سیستم‌های تولید توان خورشیدی متصل به شبکه خانگی:

محدودیت منابع سوختی فسیلی و احتمال اتمام ذخایر انرژی فسیلی، گرمایش زمین، آلودگی‌های زیست محیطی، بی‌ثباتی قیمت و همچنین نیاز روز افزون مراکز صنعتی و شهری به انرژی، مجامع بین الملل را به فکر جایگزین‌های مناسب انداخته است. انرژی هسته‌ای، خورشیدی، زمین گرمایی، بادی و امواج اقیانوسی از این قبیل می‌باشند. قیمت نسبتا زیاد تبدیل انرژی‌های تجدیدپذیر، عامل بازدارنده‌ای برای توسعه‌ی سامانه‌های متصل شبکه است و استفاده از این انرژی‌ها را به موقعیت‌هایی که استفاده از شبکه برق سراسری برق مقدور نبود، مانند مناطق دور افتاده محدود کرده بود. در طی سال‌های گذشته تحقیقات و بررسی‌های فراوانی بر روی انتصال سامانه‌های تبدیل انرژی‌های تجدیدپذیر به شبکه صورت گرفته است و پیشرفت‌های زیادی در این زمینه حاصل شده‌ است. انرژی خورشیدی در کنار انواع دیگر انرژی‌های تجدیدپذیر و پاک دیگر به عنوان منبع اصلی انرژی تجدید پذیر مورد مطالعه‌ی گسترده قرارگرفته‌اند.

بنابراین در ابتدا به ساختار سلول فتوولتائیک به صورت مختصر پرداخته شد و در ادامه با بررسی انواع مدل‌ها برای شبیه‌سازی سلول خورشیدی به مدل نمایی ساده شده رسیدیم. سپس تاثیر عوامل مختلف روی مشخصه‌های سلول خورشیدی و نتایج شکل موج به دست آمده در منحنی‌های مشخصه آورده شد. در ادامه‌ی کار با توجه به این که برای تولید ولتاژها و جریان‌های بالاتر باید ترکیبی سری و موازی از این سلول‌ها را به هم متصل کنیم بنابراین فرمول‌ها و روابط مورد استفاده جهت ترکیب‌های این سلول آورده شد. در نهایت نیز با توجه به هدف پایان‌نامه، به مطالعه‌ی روش‌های افزایش راندمان سیستم خورشیدی از طریق افزایش راندمان المان‌های سیستم پرداختیم. همچنین در فصل آخر به مقایسه‌ی روش‌های ANFIS، FLC پرداخته شده و سرعت پاسخ‌گویی این دو روش در فصل پایانی ارائه خواهد شد.

محتوای پایان نامه

روند کلی در این پایان­نامه به این ترتیب است که در ادامه مباحثی در رابطه با ساختار کلی سلول­های فتوولتائیک مطرح می­شود و مدل مناسب و جامع و معروف در این زمینه مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته و روابط آن به دست خواهد آمد. سایر مدل­ها در قسمت پیوست به صورت جامع و کامل مطرح شده­­است. در ادامه­ی همین فصل به بررسی استانداردهای مختلف در زمینه سلول­های خورشیدی و اتصال آن به شبکه خانگی و پیگیری روش­های توان ماکزیمم پرداختیم. همچنین تاثیر عوامل مختلف روی مشخصه ­های پنل خورشیدی و تغییر مشخصه­ی آن­ها در ادامه این فصل آمده است در نهایت نیز به طور مختصر در مورد انواع اتصالات در مبدل سلول خورشیدی مورد بررسی قرار گرفت. در فصل سوم این پژوهش به بررسی روشی جهت افزایش بازدهی و راندمان متصل به شبکه پرداخته خواهد شد و به همین دلیل به بررسی انواع روش­های تعقیب ماکزیمم توان در سلول­های فتوولتائیک خواهیم پرداخت. از همین رو مدل مورد استفاده جهت افزایش کارایی و راندمان سلول در فصل چهارم مورد بررسی و شبیه سازی قرار گرفته است به نحوی که میزان تلفات و راندمان و توان تولیدی سلول و ارایه و ماژول مورد محاسبه قرار می­گیرد. در نهایت در فصل پنجم نتایج کار و جمع­بندی بیان شده و پیشنهادات جهت ادامه­ ی کار بیان خواهد شد.

مقدمه

محدودیت منابع سوختی فسیلی و احتمال اتمام ذخایر انرژی فسیلی، گرمایش زمین، آلودگی‌های زیست محیطی، بی‌ثباتی قیمت و همچنین نیاز روز افزون مراکز صنعتی و شهری به انرژی، مجامع بین الملل را به فکر جایگزین‌های مناسب انداخته است. انرژی هسته­ای، خورشیدی، زمین گرمایی، بادی و امواج اقیانوسی از این قبیل می‌باشند. قیمت نسبتا زیاد تبدیل انرژی‌های تجدیدپذیر، عامل بازدارنده‌ای برای توسعه‌ی سامانه‌های متصل شبکه است و استفاده از این انرژی‌ها را به موقعیت هایی که استفاده از شبکه برق سراسری برق مقدور نبود، مانند مناطق دور افتاده محدود کرده بود. در طی سال‌های گذشته تحقیقات و بررسی‌های فراوانی بر روی اتصال سامانه‌های تبدیل انرژی‌های تجدیدپذیر به شبکه صورت گرفته است و پیشرفت‌های زیادی در این زمینه حاصل شده است. انرژی خورشیدی در کنار انواع دیگر انرژی‌های تجدیدپذیر و پاک دیگر به عنوان منبع اصلی انرژی تجدید پذیر مورد مطالعه‌ی گسترده قرارگرفته‌اند. انرژی خورشیدی به صورت جزئی و کلی بخش قابل توجه‌ی از انرژی الکتریکی مورد نیاز شبکه‌های برقی را تامین می کنندو…

فهرست مطالب تحقیق تحلیل تلفات توان و افزایش راندمان سیستم‌های تولید توان خورشیدی متصل به شبکه خانگی:

فصل 1: مقدمه.. 1

1-1- مقدمه. 1

1-2- اهمیت رشد بهینه و دقیق سیستم‌های فتوولتائیک در شبکه   3

1-3- دسته‌بندی کلی سیستم‌های فتوولتائیک.. 5

1-4- سیستم‌های متصل به شبکه.. 8

1-4-1- اثر سیستم‌های فتوولتائیک بر بخش تولید.. 9

1-4-2- اثر سیستم‌های فتوولتائیک بر شبکه‌ی انتقال و فوق توزیع   10

1-4-3- اثر سیستم‌های فتوولتائیک بر شبکه‌ی توزیع.. 11

1-5- سيستم‌هاي مستقل از شبکه.. 11

1-5-1- سيستم‌هاي تأمين برق مستقل از شبکه.. 12

1-5-2- پمپاژ خورشيدي.. 12

1-5-3- روشنايي خورشيدي.. 12

1-5-4- سيستم تغذيه كننده قابل حمل.. 13

1-5-5- حفاظت كاتدیك.. 13

1-5-6- يخچال‌هاي خورشيدي.. 13

1-6- هزینه سیستم‌های برق خورشیدی.. 14

1-7- محتوی.. 15

فصل 2: مروري بر مطالعات انجام شده.. 16

2-1- مقدمه.. 16

2-2- فناوری‌های ساخت سلول‌های خورشیدی.. 17

2-3- مدار معادل سلول خورشیدی.. 19

2-4- مشخصه‌های الکتریکی سلول خورشیدی.. 21

2-5- اثر پارامترهای مختلف موجود در مدل بر مشخصه‌های الکتریکی   23

2-5-1- تابش.. 23

2-5-2- دما.. 25

2-5-3- مقاومت سری.. 28

2-5-4- مقاومت موازی.. 28

2-5-5- جریان اشباع معکوس.. 29

2-5-6- ضریب انتشار دیود.. 30

2-6- ماژول و آرایه خورشیدی.. 30

2-6-2- رشته و آرایه.. 33

2-7- دنبال کردن نقطه توان بیشینه.. 35

2-7-1- نیاز به دنبال کردن نقطه توان بیشینه.. 35

2-7-2- روش تپه نوردی.. 38

2-7-3- روش مشاهده و اغتشاش.. 40

2-7-4- روش رسانایی افزایشی.. 42

2-7-5- کسری از ولتاژ مدار باز .. 43

2-7-6- کسری از جریان اتصال کوتاه.. 44

2-8- نتیجه.. 44

فصل 3: روش تحقيق.. 46

3-1- مقدمه. 46

3-2- معرفی سیستم فتوولتائیک و مبدل مورد استفاده.. 47

3-2-2- مبدل باک.. 49

3-2-3- مبدل بوست.. 50

3-2-4 مبدل بوست با ساختار Interleaved.. 51

3-2-5- مبدل‌های بوست سه سطحی.. 52

3-2-6- مبدل بوست کسکد.. 52

3-2-7- مبدل افزایش دهنده ولتاژ با سلف تزویج شده.. 54

3-2-8- مبدل پیشنهادی.. 54

3-2-9- بررسی مزایا و معایب مبدل.. 56

3-2-10- مدل مبدل به همراه سلول خورشیدی.. 57

3-3- افزایش بهره عملکرد مبدل SEPIC… 58

3-3-1- افزایش بهره با اضافه کردن یک ضرب کننده به مدار SEPIC ساده   59

3-4- محاسبه بهره مبدل.. 61

3-5- روش کنترل منطق فازی.. 62

3-5-1- سیستم PV با کنترل منطق فازی.. 66

3-6- مفاهیم سیستم عصبی فازی تطبیقی.. 67

3-7- کنترل کننده‌ی تطبیقی فازی-عصبی.. 68

3-8- نتیجه.. 70

فصل 4: نتايج.. 73

4-1- مقدمه. 73

4-2- خروجی آرایه‌ی خورشیدی مورد نظر.. 73

4-3- استفاده از مبدل پیشنهادی در شبیه‌سازی.. 78

4-3-2- محاسبه ریپل جریان ورودی و سلف‌های L₁ و L₂ 79

4-3-3-  محاسبه خازن سری C_s و خازن ضرب کننده C_m. 80

4-3-4- حصول سوئیچ‌زنی نرم در لحظه روشن شدن سوئیچ مبدل   81

4-3-5- حصول سوئیچ زنی نرم در لحظه خاموش شدن سوئیچ مبدل   82

4-3-6- افزایش بهره مبدل.. 84

4-4- نتایج شبیه‌سازی مدار سلول خورشیدی مستقل از شبکه.. 87

4-4-1 شبیه‌سازی در تابش و دمای ثابت.. 88

4-4-2- شبیه‌سازی در تابش و دمای متغیر.. 93

4-5- نتیجه‌گیری.. 97

فصل 5: بحث و نتیجه‌گیری.. 98

5-1- مقدمه. 98

5-2- پیشنهادات و مطالعات آینده.. 99

فصل 6: مراجع.. 100

فصل 7: پيوست‌ها 103

7-1- مدل‌های مختلف استفاده شده برای سلول خورشیدی.. 103

7-1-2- مدل ساده.. 104

7-1-3- مدل نمایی مختصر شده.. 105

7-1-4- مدل نمایی ساده.. 106

7-1-5- مدل نمایی دوبل.. 107

فهرست اشکال

شکل (1-1) انواع منابع انرژی بکار رفته برای تولید انرژی الکتریکی و نحوه ی اتصال آنها به شبکه.. 2

شکل (1-2) پیش بینی درصد استفاده از انرژی‌های مختلف تا سال 2050  3

شکل (1-3) ظرفیت خالص اضافه شده در اروپا در سال‌های(GW)2000تا2011  4

شکل (1-4) اینورتر فتوولتائیک دو طبقه‌ی متصل به شبکه با اینورتر دو سطحی.. 6

شکل (1-5) اینورتر فتوولتائیک یک طبقه‌ی متصل به شبکه.. 7

شکل (1-6) کاربرد اینورتر تمام پل متوالی در سیستم‌های فتوولتائیک یک طبقه‌ی متصل به شبکه.. 8

شکل (2-1) مدل تک دیود سلول خورشیدی.. 19

شکل (2-2) مشخصه‌ی سلول خورشیدی در دمای ثابت و دو مقدار تابش  22

شکل (2-3) مشخصه‌های الکتریکی و نقطه‌ی MPP  در یک سلول خورشیدی[14]  23

شکل (2-4) اثر تغییر تابش بر مشخصه‌ی I-V.. 24

شکل (2-5) اثر تغییر تابش بر ولتاژ مدار باز و جریان اتصال کوتاه، .. 25

شکل (2-6) اثر تغییر دما بر مشخصه سلول خورشیدی در تابش ثابت  27

شکل (2-7) اثر تغییر دما بر مشخصه توان.. 28

شکل (2-8) اثر تغییر مقاومت سری بر مشخصه‌ی I-V.. 28

شکل (2-9) اثر تغییر مقاومت موازی بر مشخصه‌ی I-V.. 29

شکل (2-10) اثر تغییر جریان اشباع معکوس بر مشخصه‌ی I-V.. 30

شکل (2-11) اثر ضریب انتشار دیود بر مشخصه‌ی سلول.. 30

شکل (2-12) یک ماژول سیلیکون کریستالی متشکل از 60 سلول  31

شکل (2-13) سری کردن ماژولها.. 32

شکل (2-14) موازی کردن ماژولها.. 33

شکل (2-15) اجزای تشکیل دهنده‌ی آرایه.. 33

شکل (2-16) اتصال سری و موازی سلولها برای تولید آرایه‌ی خورشیدی الف)مدل ایده‌آل ب)مدل نمایی مختصر شده ج)مدل نمایی ساده  34

شکل (2-17) تاثیر دما و تابش بر منحنیهای رفتاری سلول خورشیدی الف)تاثیر دما ب)تاثیر تابش.. 36

شکل (2-18) منحنی P-D آرایه‌ی خورشیدی.. 38

شکل (2-19) فلوچارت روش تپه نوردی.. 39

شکل (2-20) اندازه‌گیری تغییرات توان بین دو نمونه‌گیری.. 41

شکل (2-21) الگوریتم روش رسانایی افزایشی.. 43

شکل (3-1) مدار معادل استاتیکی سلول خورشیدی.. 48

شکل (3-2) مدار معادل دینامیکی سلول خورشیدی.. 48

شکل (3-3) مبدل کاهنده ولتاژ با ورودی متغیر.. 49

شکل (3-4) مبدل بوست مرسوم.. 51

شکل (3-5) مبدل بوست Interleaved. 52

شکل (3-6) مبدل بوست سه سطحی.. 53

شکل (3-7) مبدل بوست کسکد.. 53

شکل (3-8) مبدل DC به DC افزاینده با سلف تزویجی.. 54

شکل (3-9) مبدل افزاینده بوست به همراه سایر تولید کننده‌های پالس در آن  55

شکل (3-10) مبدل SEPIC.. 55

شکل (3-11) حالت کاری اول مبدل SEPIC.. 56

شکل (3-12) حالت کاری دوم مبدل SEPIC.. 56

شکل (3-13) مدل فتوولتائیک به همراه کانورتر بوست.. 57

شکل (3-14) مدل کنترل کننده‌ی MPPT  در سیستم‌های PV.. 58

شکل (3-15) :افزایش بهره با افزودن قسمت ضرب کننده به مبدل SEPIC ساده  59

شکل (3-16) مرحله کاری اول مبدل SEPIC بهبود یافته.. 60

شکل (3-17) مرحله کاری دوم مبدل SEPIC بهبود یافته.. 60

شکل (3-18) مقایسه دوره کار مبدل SEPIC بهبود یافته با دیگر مبدل‌ها  62

شکل (3-19) فازی‌سازی تبدیل متغیر ورودی به متغیر زبانی.. 63

شکل (3-20) پیاده‌سازی کنترل منطق فازی مبتنی بر MPPT.. 65

شکل (3-21) بلوك دیاگرام یک سیستم فازي با دو ورودي و یک خروجی  66

شکل (3-22) بلوک دیاگرام سیستم MPPT با کنترل منطق فازی  66

شکل (3-23) ساختار روش ANFIS. 67

شکل (3-24) تابع عضویت متغیر اول ورودی (E) 70

شکل (3-25) تابع عضویت متغیر دوم ورودی . 70

شکل (4-1) مدار معادل سلول PV، مورد استفاده.. 74

شکل (4-2) منحنی مشخصه‌ی P-V، بر اساس تغییرات دما.. 76

شکل (4-3) منحنی مشخصه‌ی P-V، بر اساس تغییرات تابش نور خورشید  76

شکل (4-4) منحنی مشخصه‌ی P-V، در شرایط نامی(T=25c,irradiation=1000w/m²)  77

شکل (4-5) منحنی مشخصه‌ی I-V، در شرایط نامی(T=25c,irradiation=1000w/m²)  77

شکل (4-6) مبدل مورد استفاده جهت افزایش ولتاژ خروجی از آرایه خورشیدی و تبدیل به سطح ولتاژ مورد نظر.. 78

شکل (4-7) ایجاد شرایط سوئیچینگ نرم در لحظه روشن شدن سوئیچ در سپیک بهبود یافته.. 82

شکل (4-8) ایجاد شرایط سوئیچینگ نرم در لحظه خاموش شدن سوئیچ در مبدل  83

شکل (4-9) مدار بلوک ضرب کننده جهت افزایش ولتاژ خروجی و افزایش بهره  85

شکل (4-10) شکل موج ولتاژ خروجی مبدل پیشنهادی با ریپل 1 ولت  86

شکل (4-11) شکل موج ولتاژ دو سر سوئیچ مورد استفاده در مبدل پیشنهادی  86

شکل (4-12) شکل موج جریان سوئیچ مورد استفاده در مبدل پیشنهادی  86

شکل (4-13) نمای کلی مدار شبیه سازی شده.. 88

شکل (4-14) منحنی مشخصه ی P-V در خروجی MPPT، با روش FLC.. 89

شکل (4-15) منحنی توان خروجی MPPT، در روش FLC.. 89

شکل (4-16) منحنی جریان خروجی آرایه در روش FLC.. 90

شکل (4-17) منحنی دوره‌ی کار ردیاب ماکزیمم توان در روش FLC  90

شکل (4-18) منحنی مشخصه‌ی P-V در خروجی MPPT، با روش ANFIS. 91

شکل (4-19) منحنی توان خروجی MPPT، در روش ANFIS. 91

شکل (4-20) منحنی جریان خروجی آرایه در روش ANFIS. 92

شکل (4-21) منحنی دوره‌ی کار ردیاب ماکزیمم توان در روش ANFIS  92

شکل (4-22) میزان تابش متغیر نور خورشید بر حسب W/m² در طول زمان  94

شکل (4-23) میزان دمای متغیر در سطح سلول بر حسب درجه‌ی سلسیوس در طول زمان.. 94

شکل (4-24) منحنی توان خروجی MPPT، در روش FLC.. 95

شکل (4-25) منحنی دوره‌ی کار ردیاب ماکزیمم توان در روش FLC  95

شکل (4-26) منحنی توان خروجی MPPT، در روش ANFIS. 95

شکل (4-27) منحنی دورهی کار ردیاب ماکزیمم توان در روش ANFIS  96

شکل (4-28) راندمان سیستم خورشیدی در روشFLC.. 96

شکل (4-29) راندمان سیستم خورشیدی در روشANFIS. 97

شکل (7-1) نمودار I-V و P-V  سلول خورشیدی.. 104

شکل (7-2) مدل‌ساده شده و مشخصات I-V سلول خورشیدی.. 104

شکل (7-3) مدل‌نمایی مختصرشده.. 105

شکل (7-4) مدل‌نمایی ساده.. 106

شکل (7-5) مدل‌نمایی دوبل.. 107

شکل (7-6) مدل‌سازی به روش شبکه‌ی عصبی.. 108

فهرست جداول

جدول (1-1) هزینه‌های سرمایه‌گذاری سیستم فتوولتائیک.. 14

جدول (3-1) مقایسه معادله دوره کار مبدل SEPIC بهبود یافته با مبدل SEPIC ساده و بوست.. 62

جدول (3-2) جدول قواعد فازی.. 65

جدول (4-1) مقادیر پارامترهای مبدل پیشنهادی.. 80

جدول (7-1) مقایسه‌ای بین انواع مدل‌های مداری معرفی شده برای سلول‌های خورشیدی.. 108

راهنمای خرید و دانلود فایل

برای پرداخت، از کلیه کارتهای عضو شتاب میتوانید استفاده نمائید.

بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.

در صورت بروز  هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما  پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.

برای دانلود فایل روی دکمه خرید و دانلود  کلیک نمایید.