به این ترتیب بردار مؤلفه اصلی ولتاژ خط به نول اینورتر یک مسیر دایره­ای به شعاع, vm,5/1 را طی می­ کند. در نتیجه، مسئله کنترل فرکانس و دامنه ولتاژ خروجی اینورتر به صورت تولید یک بردار ولتاژ که با سرعت زاویه­ای می­چرخد و دامنه آن، vm,، متناظر با نسبت کنترل دامنه است، تبدیل می­ شود. بنابراین کنترل کلید زنی اینورتر شامل تولید حالتیست که نزدیکترین ولتاژ خروجی به ولتاژ مرجع را تولید کند. برای کنترل دامنه ولتاژ خروجی زمان اعمال هر حالت کلید زنی که یک بردار فضایی خوانده می شود باید محاسبه شود و در ادامه تا زمان انتقال به حالت بعدی باید بردار صفر اعمال شود. با افزایش سطوح ولتاژی اینورتر تعداد بردارهای ولتاژ قابل تولید افزایش می یابد و انعطاف بیشتری در انتخاب حالات کلیدزنی ایجاد می شود، اما محاسبه ترتیب اعمال آنها و زمان اعمال هر بردار پیچیده­تر می­ شود . از مهمترین نقاط ضعف روش کنترل فضای برداری این است که پیاده سازی این روش نیاز به محاسبات بیشتر در هر سیکل دارد که این بطور بالقوه از معایب یک طرح کلیدزنی به حساب می آید. اما ماژول های آماده تهیه شده برای پیاده سازی این روش در کاربردهای تجاری، به تدریج آنرا جایگزین مدولاسیون کلاسیک پهنای پالس سینوسی می­ کنند.
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت nefo.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

از مهمترین شاخصه های مزیت روش کنترل فضای برداری، می توان به ضریب اعوجاج هارمونیکی مناسب در عین کلیدزنی های کمتر اشاره کرد. برای مثال شکل ۳-۱۹ عملکرد دو مدار مشابه اینورتر سه فاز با ولتاژ های DC یکسان را نشان می­دهد که یکی با مدولاسیون پهنای پالس سینوسی با فرکانس موج حامل fc=25 f0 کنترل می­ شود تا اولین مرتبه هارمونیک غالب در ولتاژ خط خروجی از مرتبه ۲۵ باشد. مدار دوم با مدولاسیون فضای برداری کنترل می­ شود و فرکانس برش مدار طوری انتخاب می­ شود که اولین هارمونیک غالب خروجی باز هم از مرتبه حدود ۲۵ باشد. طیف هارمونیکی ولتاژهای نشان می­دهد مدار دوم که با روش SVPWM کنترل می­ شود تا هارمونیک ۲۵ تقریباً هیچ هارمونیکی ندارد و فیلتر کردن هارمونیک های خروجی آن بسیار ساده تر است.
ارزش این روش وقتی بیشتر مشخص می­ شود که به تعداد کمتر کلیدزنی های آن در هر سیکل توجه شود. برای مشخص شدن مساله، شکل ۲۰-۳ نمونه پالس گیت اعمال شده به یک کلید مشابه در هر دو مدار را مقایسه می­ کند که به وضوح تعداد کلیدزنی های کمتر را در روش مدولاسیون فضای برداری نشان می دهد. این به تلفات کلیدزنی کمتر و عملکرد ایده آل تر مدار منجر می شود. همچنین پدیده اختلال الکترومغناطیسی (EMI[9]) که بر اثر کلیدزنی فرکانس بالا در اینورتر تحت جریان ایجاد می­ شود، و می ­تواند عملکرد سیستم های الکترونیکی مدار را (مانند مدار کنترل گیت کلیدها) مختل کند، به این ترتیب کمتر رخ خواهد داد.
شکل ۳-۱۹ : ولتاژ خط و فاز خروجی اینورتر سه فاز شش کلیده به همراه طیف هارمونیکی ولتاژ فاز به خنثی و نمونه پالس گیت یکی از کلیدها برای هر دو مدار در a) مدولاسیون فضای برداری b) مدولاسیون پهنای پالس سینوسی
۳-۴- ولتاژ حالت مشترک در اینورترهای سه فاز
به دلایل ایمنی، اکثر سیستم های PV ایزولاسیون گالوانیک دارند. این عمل یا در مبدل بوستDC-DC به شکل یک ترانسفورماتور فرکانس بالا یا در طرف خروجی AC به شکل ترانسفورماتور فرکانس پایین حجیم انجام می شود. هر دوی اینها که ایزولاسیون گالوانیک را افزایش می­ دهند، هزینه و اندازه کل سیستم را افزایش می­ دهند و بازده را کاهش می­ دهند]۴۴[.
بازده بیشتر، اندازه و وزن کمتر و قیمت ارزانتر برای اینورتور هنگامی امکان پذیر است که ترانسفورماتور ایزولاسیون حذف شود. این راهکارهای بدون ترانسفورماتور همه مزیت های ذکر شده را دارند، اما مسائل ایمنی وجود دارد که بخاطر خازن پارازیتی پانل خورشیدی ایجاد شده با زمین می باشد، یعنی بین ترمینال های آرایه PV و قاب، که معمولاً زمین شده است. شکل ۳-۲۰ یک سیستم PV متصل به شبکه متداول همراه با خازن های پارازیتی مدل شده که با خطوط خاکستری نمایش داده شده اند و در ترمینال های DC +و –DC آرایه PV وجود دارند، را نشان می­دهد]۴۵-۵۱[.

شکل ۱۹-۳ : سیستم PV متصل به شبکه شامل خازن پارازیتی ایجاد شده با زمین بوسیله آرایه PV
ترمینال های PV با P (ترمینال+DC ) و Q (ترمینال–DC) نشان داده شده اند و پتانسیل آنها نسبت به زمین تعریف شده است. نوسانات ولتاژ ترمینال های P و Q باعث بوجود آمدن جریان نشتی جاری از ترمینال­های پانل به زمین می شود. سطح جریان نشتی به دامنه و مولفه فرکانسی نوسانات ولتاژ و همچنین مقدار ظرفیت خازن پارازیتی که ظرفیت خازنی نشتی نیز خوانده می شود، بستگی دارد]۵۲[.
مقدار ظرفیت خازنی نشتی حاصله به عوامل بسیاری بستگی دارد؛ برخی از آنها در زیر برشمرده شده اند]۵۳[.
پانل PV و ساختار قاب
مساحت سلول ها، فاصله بین سلول ها
قاب ماژول
شرایط آب و هوایی
رطوبت
خاک یا نمک که پانل PV را پوشش داده اند
نوع فیلتر EMC
هدف تحقیق ارائه شده در این پروژه، معرفی یک مدل حالت مشترک براساس روش تحلیلی برای اینورتر سه فاز متصل به شبکه قدرت است. این مدل برای پیش بینی رفتار حالت مشترک توپولوژی های انتخاب شده، در فرکانس­های کمتر از ۵۰ کیلوهرتز، و توضیح اثر عدم تعادل سیستم بر جریان نشتی، استفاده خواهد شد. همچنین نشان داده خواهد شد که اندوکتانس خنثی تاثیر هنگفتی بر رفتار حالت مشترک توپولوژی دارد، بنابراین تاثیر مستقیمی بر جریان نشتی به زمین سیستم دارد.
PV معمولاً یک ترانسفورماتور ایزولاسیون بین پانل های PV و شبکه دارد. چنین سیستم در شکل ۳-۲۱ نشان داده شده است که در آن خازن پارازیتی آرایه PV (CG-PV) متصل شده بین زمین و هر ترمینالPV دیده می شوند. برای نشان دادن مسیر جریان حالت مشترک، عناصر سرگردان به سیستم شکل ۳-۲۲ اضافه شده اند]۵۴[.
شکل ۳-۲۰ : سیستم PV متصل به شبکه سه فاز که نشان دهنده مهمترین اجزاء است.
،  و  خازن های سرگردان بین نقاط خروجی مبدل و زمین هستند، که برای هر سه شاخه اینورتر وجود دارند؛ اینها به اتصال بین کلیدها و سینک گرمایی زمین شده بستگی دارند.
 نشان دهنده خازن سرگردان بین سیم پیچ های ترانسفورماتور است.
،  و اندوکتانس خروجی استفاده شده برای کنترل جریان تزریق شده به شبکه می باشند.
،  و  نشان دهنده اندوکتانس سری فازها می باشند.
 بیانگر اندوکتانس بین اتصال زمین اینورتر و شبکه است.
برای یک سیستم PV با توان مبنای ۱۵kW، امپدانس مبنا با معادله زیر قابل محاسبه است:
(۴-۸) 
با بهره گرفتن از این امپدانس مبنا، ظرفیت خازنی پایه را برای فرکانسf=50kHz می­توان محاسبه کرد (یعنی حد فرکانس برای تحلیل انجام شده):

(۴-۹)
همه ظرفیت های خازنی کمتر از ۳ نانوفاراد (۱ درصد ) قابل چشم­پوشی هستند، زیرا در فرکانس های کمتر از ۵۰ کیلوهرتز، تاثیرگذار نیستند.
در یک سیستم PV متصل به شبکه همراه با ترانسفورماتور ایزولاسیون، جریان حالت مشترک فقط می ­تواند مسیرش را از میان خازن­های سرگردان ترانسفورماتور () پیدا کند. بخاطر اینکه این خازن مقادیری در حد ۱۰۰ پیکوفاراد دارد، جریان حالت مشترک در فرکانس های کمتر از ۵۰ کیلوهرتز به میزان زیادی کاهش می یابد و فرکانس های بالاتر با فیلتر EMI قابل فیلتر هستند. اساساً به این دلیل است که برای سیستم­های PV استفاده کننده از ایزولاسیون گالوانیک (یعنی دارای یک ترانسفورماتور)، رفتار جریان نشتی فرکانس پایین تحت تاثیر توپولوژی مبدل یا تکنیک مدولاسیون قرار نمی گیرد.

شکل ۳-۲۱ : مدل شبکه اینورترPV متصل به شبکه سه فاز، با بهره گرفتن از منابع ولتاژ
از سوی دیگر، در سیستم های PV بدون ترانسفورماتور، رفتار حالت مشترک تحت تاثیر توپولوژی انتخابی یا مدولاسیون PWM قرار می­گیرد. در این حالت، که در شکل ۳-۲۳ نشان داده شده، PV مستقیماً به زمین متصل می شود و ولتاژهای حالت مشترک موجود در ترمینال های پانل PV باعث بوجود آمدن جریان های نشتی به زمین می شوند.
برای تحلیل سیستم با در نظر گرفتن رفتار حالت مشترک و حالت تفاضلی، ابتدا لازم است این مفاهیم معرفی شوند. برای یک سیستم سه فاز بدون اتصال خنثی، ولتاژهای حالت مشترک و حالت تفاضلی بین هر فاز بدست می آید، بنابراین سه حالت وجود خواهد داشت:
حالت ۱: ولتاژ حالت مشترک برای فاز A و B
حالت ۲: ولتاژ حالت مشترک برای فاز B و C
حالت ۳: ولتاژ حالت مشترک برای فاز C و A
تنها حالت ۱ در محاسبات نشان داده خواهد شد، زیرا دو حالت دیگر مشابه هستند.
ولتاژ حالت مشترک به صورت میانگین حاصل جمع ولتاژها بین خروجی ها و مرجع حالت مشترک، تعریف می­ شود. در این حالت، مرجع مشترک ، ترمینال منفی PV (علامت گذاری شده با Q) در نظر گرفته می شود. ولتاژ حالت مشترک برای فاز A و B به صورت زیر تعریف می شود:
(۴-۱۰) 
ولتاژ حالت تفاضلی به صورت تفاضل بین این دو ولتاژ تعریف می گردد:
(۴-۱۱)  حالا ولتاژ بین نقاط خروجی مبدل و نقطه مرجع Q را می توان به صورت زیر بیان کرد:

(۴-۱۲) 
با بهره گرفتن از این معادلات، مدل حالت مشترک با شروع از شکل ۳-۲۳برای سیستم را بدست می­آوریم.

شکل ۳-۲۲ : مدل نشان دهنده ولتاژهای حالت مشترک و حالت تفاضلی (مرحله ۱)
از آنجایی که ولتاژ حالت مشترک در دو شاخه وجود دارد، مدار شکل ۳-۲۳ را می­توان به صورت زیر اصلاح نمود:

موضوعات: بدون موضوع  لینک ثابت


فرم در حال بارگذاری ...