1-1-سیستمهای فتوولتائیک11-2-مزایاومعایب سیستمهای فتوولتائیک61-3تکنولوژیهای ساخت سلولهای فتوولتائیک61-4-اجزای سیستمهای فتوولتائیک71-5- سلول خورشیدی91-5-1ماژولها101-5-2-آرایهها101-6-طراحی آرایهها121-7-تنظیم ولتاژ و کنترل سیستم131-8-ذخیره سازی انرژی الکتریکی در باتریها141-9-انواعکاربردهایسیستمهایفتوولتائیک151-9-1-سیستمهایمستقلازشبکه سراسري برق (Stand Alone)151-9-2-سیستمهای متصل به شبکه سراسري برق (Grid Connected)162-1- اتصال مبدل pv به بار اهمی192-2- مبدل DC/DC202-2-1- کانورتر step-down (Buck Converter)212-2-2-کانورتر step-up (مبدل Boost)232-2-3-کانورتر Buck/Boost یا مبدل معکوس242-3-مروری بر تحقیقات انجام شده در خصوص مبدلهای DC-DC ایزوله متصل به صفحات خورشیدی272-4-طبقه بندی توپولوژیهایافزایندهی بالا282-5- بهینه سازی مبدل352-5-1-انتخاب مقدار V DC,mid352-5-2-پروسه بهینه سازی مرحله بوست362-5-3- روش بهینه سازی (SRC )372-5-4-نتایج بهینه سازی392-6-نمونه اولیه و نتایج تجربی402-6-1- بهبود بهره وری بار جزئی413-1- رگولاتور سوئیچینگ با ترانسفورمر ایزوله کننده433-2- رگولاتور فلای بک ( Fly Back )433-3- رگولاتور پوش پول ( Push Pull ):453-4-رگولاتور نیم پل ( Half Bridge ):483-5-رگولاتور تمام پل ( Full Bridge ):494-1-مدارات مجتمع ( IC های ) کنترل کننده منابع تغذیه524-2-کنترل شبه رزونانسی544-3-حالت ( نوع ) کنترل ولتاژ:554-4- کنترل جریان574-5-معرفی خانواده IC های UC3842/3/4/5 با کنترل جریان58معرفی تراشه TC170 با کنترل جریان:64معرفی تراشه های LM5020 – 1/2 با کنترل جریان:68معرفی تراشه های L5991 و L5991A با کنترل جریان:715-1-چگونگی ساخت مبدل775-2-نتیجه گیری و پیشنهادات83مراجع84 جدول 2-1- مشخصات مبدل بوست افزاینده بالاپنل فتوولتائیک....................34 نمودار5-1 –خروجی DC......................................................................................82نمودار 5-2-خروجی سوییچ الف...............................................................................83نمودار5-3-خروجی سوییچ ب..................................................................................83نمودار5-4- خروجی ترانسفورمر................................................................................83نمودار5-5 – خروجی AC.........................................................................................84 شکل1-1 نحوه عملکرد یک سلول فتوولتائیک..........................................................2شکل1-2 سلول،ماژول و آرایه فتوولتائیک...............................................................3شکل1-3 ساختار داخلی سلول فتوولتائیک..............................................................3شکل 1-4 اتصال الکتریکی سلولهابصورت سری و موازی.....................................4شکل1-5 نحوه تشکیل الکترون آزاد و حفره در ترکیب فسفر و بور با سیلیسیم........5شکل1-6 سلولهای سیلیکانی و ورق نازک.............................................................7شکل1-7 سلول،ماژول و آرایه و نحوه قرارگیری آنها کنارهم.................................10شکل1-8 پایههای مختلف برای استقرارآرایهها.......................................................12شکل1-9 نمایی نزدیک از یک آرایه ردیاب اشعه خورشید.....................................12شکل1-10 نحوه اتصال آرایهها به مصرف کننده و بانک باتری...............................13شکل1-11 دیاگرام سیستم فتوولتائیک مستقل از شبکه سراسری..............................15شکل1-12 دیاگرام سیستم فتوولتائیک متصل به شبکه AC.....................................16شکل 1-13 دیاگرام سیستم فتوولتائیک متصل به شبکه AC,DC ...........................17فصل دومشکل2-1 مدار معادل استاندارد فرضی...............................................................18شکل2-2 اتصال مبدل pv به بار اهمی..........................................................19شکل2-3 نقطههای کار مختلف در اثر تابشهای متفاوت....................................19شکل2-4 کانورتر DC/DC به عنوان رابط بین منبع و بار...................................20شکل2-5 مدار معادل کانورتر Buck...............................................................21شکل2-6 کانورتر باک در حالت on................................................................21شکل2-7 کانورتر باک در حالت off...............................................................22شکل2-8 رفتار ولتاژ بار کانورتر باک...............................................................22شکل2-9 مدار معادل کانورتر Boost..............................................................23شکل2-10 کانورتر Boost در حالت on........................................................23شکل2-11 کانورترBoost در حالت off........................................................24شکل2-12 رفتار ولتاژ بار کانورتر Boost.........................................................24شکل2-13 مدار معادل کانورترBuck/Boost....................................................25شکل2-14 کانورترStep-down/step-upدر حالت on......................................25شکل2-15 کانورترStep-down/step-upدر حالت off.......................................26شکل2-16 انتقال نقطه ی کار.........................................................................26شکل 2-17- سیستم فتوولتائیک ساده متشکل از دو پنل فتوولتائیک...........................28شکل 2-18- توپولوژی های مبدل افزاینده بالا......................................................29شکل2-19 توپولوژی تبدیل رزونانس سری ومدار برابری که رفتارفرکانس................30شکل2-20: توپولوژی مبدل پیشنهادی.................................................................34شکل2-21: نتایج بهینه سازی برای یک نقطه کار...................................................39شکل2-22: نمونه اولیه از مبدل بوست افزاینده.......................................................39شکل2-23: اندازه گیری شکل موجی نمونه اولیه مبدل...........................................40شکل2-24: اندازه گیری بهره وری نمونه اولیه برای سطوح مختلف ولتاژ ورودی.........41شکل 2-26- اصلول عملیاتی (HCS).در مقایسه با عملیات نرمال ..............................42شکل 2-27- مقایسه ی بین بازده اندازه گیری شده ی نمونه اولیه ...............................42فصل سومشکل ( 3-1 ) رگولاتور فلای بک................................................................................44شکل ( 3-2 ) شکل موجهای ولتاژ و جریان.................................................................45شکل ( 3-3 ) رگولاتور پوش پول................................................................................46شکل ( 3-4 ) شکل موجهای ولتاژ و جریان.................................................................47شکل ( 3-5 ) رگولاتور نیم پل....................................................................................48شکل ( 3-6 ) شکل موجهای ولتاژ و جریان................................................................49شکل ( 3-7 ) رگولاتور تمام پل.................................................................................50شکل ( 3-8) شکل موجهای ولتاژ و جریان.................................................................51فصل چهارمشکل ( 4-1 ) دیاگرام ساده شده MC34066 به نقل از شرکت موتورولا.....................54شکل ( 4-2 ) طرح پایه حالت کنترل ولتاژ....................................................................55شکل ( 4-3 ) طرح پایه حالت کنترل جریان..................................................................57شکل ( 4-4 ) دیاگرام داخلی تراشه های UC3842/3/4/5...........................................59شکل ( 4-6 ) نمودار هیسترزیس....................................................................................60شکل ( 4-7 ) نمودار زمان مرده بر حسب Ct.................................................................60شکل ( 4-8 ) حالت کنترل جریان....................................................................................61شکل ( 4-9 ) جبرانسازی.................................................................................................62شکل ( 4-10 ) نحوه استفاده از نوسان ساز خارجی..........................................................63شکل ( 4-11 ) دیاگرام داخلی تراشه TC170.................................................................64شکل ( 4-12 ) دیاگرام نوسان ساز داخلی TC170.........................................................65شکل ( 4-13 ) نمودار فرکانس بر حسب Rt و Ct..........................................................66شکل ( 4-15 ) حالت کنترل جریان.................................................................................68شکل ( 4-16 ) دیاگرام داخلی تراشه LM5020 – ½....................................................69شکل ( 4-17 ) دیاگرام داخلی تراشه L5991/1A........................................................72شکل ( 4-18 ) نحوه اتصال قطعات نوسان ساز...............................................................73شکل ( 4-19 ) نمودار زمانی عملکرد HICCUP...........................................................75شکل ( 4-20 ) شمای داخلی قسمت حس جریان............................................................76شکل ( 4-21 ) دیاگرام حالت STANDBY در تراشه...................................................77شکل5-1 مدار قدرت مبدل DC/DC..............................................................................80شکل 5-2-مدار پردازنده..................................................................................................81شکل 5-3 درایو فرمان ترانزیستور قدرت..........................................................................81شکل 5-4 مدار تغذیه.......................................................................................................81شکل 5-5 مدارکنترل(ولوم).............................................................................................82چکیده :پایان نامه زیر به نحوه طراحی و ساخت مبدل DC-DC ایزوله شده با یک سطح ولتاژثابت dc ناشی از انرژی خورشیدی به یک سطح ولتاژکنترل شده خروجی با کیفیت مطلوب طراحی و ساخته شده است.وجود ترانسفورمر ایزوله علاوه بر جداسازی الکتریکی خروجی از ورودی امکان خروجی های چند گانه و معکوس کننده جهت جریان را فراهم می سازد .ولتاژ ورودی این مبدل v dc 24و خروجی آن ولتاژ متغیر از 0 تا dc 220 با توان w 500 که تقریبا از توپولوژی push pull طبعیت شده و از 4 قسمت اساسی الف:منبع pv شامل 2 صفحه 12 ولتی ب : مبدل DC-AC ج : ترانسفورمر ایزوله د: مبدل AC-DC
طراحی و ساخت مبدل DC-DC ایزوله برای صفحات خورشیدی WORD
1-1-سیستمهای فتوولتائیک11-2-مزایاومعایب سیستمهای فتوولتائیک61-3تکنولوژیهای ساخت سلولهای فتوولتائیک61-4-اجزای سیستمهای فتوولتائیک71-5- سلول خورشیدی91-5-1ماژولها101-5-2-آرایهها101-6-طراحی آرایهها121-7-تنظیم ولتاژ و کنترل سیستم131-8-ذخیره سازی انرژی الکتریکی در باتریها141-9-انواعکاربردهایسیستمهایفتوولتائیک151-9-1-سیستمهایمستقلازشبکه سراسري برق (Stand Alone)151-9-2-سیستمهای متصل به شبکه سراسري برق (Grid Connected)162-1- اتصال مبدل pv به بار اهمی192-2- مبدل DC/DC202-2-1- کانورتر step-down (Buck Converter)212-2-2-کانورتر step-up (مبدل Boost)232-2-3-کانورتر Buck/Boost یا مبدل معکوس242-3-مروری بر تحقیقات انجام شده در خصوص مبدلهای DC-DC ایزوله متصل به صفحات خورشیدی272-4-طبقه بندی توپولوژیهایافزایندهی بالا282-5- بهینه سازی مبدل352-5-1-انتخاب مقدار V DC,mid352-5-2-پروسه بهینه سازی مرحله بوست362-5-3- روش بهینه سازی (SRC )372-5-4-نتایج بهینه سازی392-6-نمونه اولیه و نتایج تجربی402-6-1- بهبود بهره وری بار جزئی413-1- رگولاتور سوئیچینگ با ترانسفورمر ایزوله کننده433-2- رگولاتور فلای بک ( Fly Back )433-3- رگولاتور پوش پول ( Push Pull ):453-4-رگولاتور نیم پل ( Half Bridge ):483-5-رگولاتور تمام پل ( Full Bridge ):494-1-مدارات مجتمع ( IC های ) کنترل کننده منابع تغذیه524-2-کنترل شبه رزونانسی544-3-حالت ( نوع ) کنترل ولتاژ:554-4- کنترل جریان574-5-معرفی خانواده IC های UC3842/3/4/5 با کنترل جریان58معرفی تراشه TC170 با کنترل جریان:64معرفی تراشه های LM5020 – 1/2 با کنترل جریان:68معرفی تراشه های L5991 و L5991A با کنترل جریان:715-1-چگونگی ساخت مبدل775-2-نتیجه گیری و پیشنهادات83مراجع84 جدول 2-1- مشخصات مبدل بوست افزاینده بالاپنل فتوولتائیک....................34 نمودار5-1 –خروجی DC......................................................................................82نمودار 5-2-خروجی سوییچ الف...............................................................................83نمودار5-3-خروجی سوییچ ب..................................................................................83نمودار5-4- خروجی ترانسفورمر................................................................................83نمودار5-5 – خروجی AC.........................................................................................84 شکل1-1 نحوه عملکرد یک سلول فتوولتائیک..........................................................2شکل1-2 سلول،ماژول و آرایه فتوولتائیک...............................................................3شکل1-3 ساختار داخلی سلول فتوولتائیک..............................................................3شکل 1-4 اتصال الکتریکی سلولهابصورت سری و موازی.....................................4شکل1-5 نحوه تشکیل الکترون آزاد و حفره در ترکیب فسفر و بور با سیلیسیم........5شکل1-6 سلولهای سیلیکانی و ورق نازک.............................................................7شکل1-7 سلول،ماژول و آرایه و نحوه قرارگیری آنها کنارهم.................................10شکل1-8 پایههای مختلف برای استقرارآرایهها.......................................................12شکل1-9 نمایی نزدیک از یک آرایه ردیاب اشعه خورشید.....................................12شکل1-10 نحوه اتصال آرایهها به مصرف کننده و بانک باتری...............................13شکل1-11 دیاگرام سیستم فتوولتائیک مستقل از شبکه سراسری..............................15شکل1-12 دیاگرام سیستم فتوولتائیک متصل به شبکه AC.....................................16شکل 1-13 دیاگرام سیستم فتوولتائیک متصل به شبکه AC,DC ...........................17فصل دومشکل2-1 مدار معادل استاندارد فرضی...............................................................18شکل2-2 اتصال مبدل pv به بار اهمی..........................................................19شکل2-3 نقطههای کار مختلف در اثر تابشهای متفاوت....................................19شکل2-4 کانورتر DC/DC به عنوان رابط بین منبع و بار...................................20شکل2-5 مدار معادل کانورتر Buck...............................................................21شکل2-6 کانورتر باک در حالت on................................................................21شکل2-7 کانورتر باک در حالت off...............................................................22شکل2-8 رفتار ولتاژ بار کانورتر باک...............................................................22شکل2-9 مدار معادل کانورتر Boost..............................................................23شکل2-10 کانورتر Boost در حالت on........................................................23شکل2-11 کانورترBoost در حالت off........................................................24شکل2-12 رفتار ولتاژ بار کانورتر Boost.........................................................24شکل2-13 مدار معادل کانورترBuck/Boost....................................................25شکل2-14 کانورترStep-down/step-upدر حالت on......................................25شکل2-15 کانورترStep-down/step-upدر حالت off.......................................26شکل2-16 انتقال نقطه ی کار.........................................................................26شکل 2-17- سیستم فتوولتائیک ساده متشکل از دو پنل فتوولتائیک...........................28شکل 2-18- توپولوژی های مبدل افزاینده بالا......................................................29شکل2-19 توپولوژی تبدیل رزونانس سری ومدار برابری که رفتارفرکانس................30شکل2-20: توپولوژی مبدل پیشنهادی.................................................................34شکل2-21: نتایج بهینه سازی برای یک نقطه کار...................................................39شکل2-22: نمونه اولیه از مبدل بوست افزاینده.......................................................39شکل2-23: اندازه گیری شکل موجی نمونه اولیه مبدل...........................................40شکل2-24: اندازه گیری بهره وری نمونه اولیه برای سطوح مختلف ولتاژ ورودی.........41شکل 2-26- اصلول عملیاتی (HCS).در مقایسه با عملیات نرمال ..............................42شکل 2-27- مقایسه ی بین بازده اندازه گیری شده ی نمونه اولیه ...............................42فصل سومشکل ( 3-1 ) رگولاتور فلای بک................................................................................44شکل ( 3-2 ) شکل موجهای ولتاژ و جریان.................................................................45شکل ( 3-3 ) رگولاتور پوش پول................................................................................46شکل ( 3-4 ) شکل موجهای ولتاژ و جریان.................................................................47شکل ( 3-5 ) رگولاتور نیم پل....................................................................................48شکل ( 3-6 ) شکل موجهای ولتاژ و جریان................................................................49شکل ( 3-7 ) رگولاتور تمام پل.................................................................................50شکل ( 3-8) شکل موجهای ولتاژ و جریان.................................................................51فصل چهارمشکل ( 4-1 ) دیاگرام ساده شده MC34066 به نقل از شرکت موتورولا.....................54شکل ( 4-2 ) طرح پایه حالت کنترل ولتاژ....................................................................55شکل ( 4-3 ) طرح پایه حالت کنترل جریان..................................................................57شکل ( 4-4 ) دیاگرام داخلی تراشه های UC3842/3/4/5...........................................59شکل ( 4-6 ) نمودار هیسترزیس....................................................................................60شکل ( 4-7 ) نمودار زمان مرده بر حسب Ct.................................................................60شکل ( 4-8 ) حالت کنترل جریان....................................................................................61شکل ( 4-9 ) جبرانسازی.................................................................................................62شکل ( 4-10 ) نحوه استفاده از نوسان ساز خارجی..........................................................63شکل ( 4-11 ) دیاگرام داخلی تراشه TC170.................................................................64شکل ( 4-12 ) دیاگرام نوسان ساز داخلی TC170.........................................................65شکل ( 4-13 ) نمودار فرکانس بر حسب Rt و Ct..........................................................66شکل ( 4-15 ) حالت کنترل جریان.................................................................................68شکل ( 4-16 ) دیاگرام داخلی تراشه LM5020 – ½....................................................69شکل ( 4-17 ) دیاگرام داخلی تراشه L5991/1A........................................................72شکل ( 4-18 ) نحوه اتصال قطعات نوسان ساز...............................................................73شکل ( 4-19 ) نمودار زمانی عملکرد HICCUP...........................................................75شکل ( 4-20 ) شمای داخلی قسمت حس جریان............................................................76شکل ( 4-21 ) دیاگرام حالت STANDBY در تراشه...................................................77شکل5-1 مدار قدرت مبدل DC/DC..............................................................................80شکل 5-2-مدار پردازنده..................................................................................................81شکل 5-3 درایو فرمان ترانزیستور قدرت..........................................................................81شکل 5-4 مدار تغذیه.......................................................................................................81شکل 5-5 مدارکنترل(ولوم).............................................................................................82چکیده :پایان نامه زیر به نحوه طراحی و ساخت مبدل DC-DC ایزوله شده با یک سطح ولتاژثابت dc ناشی از انرژی خورشیدی به یک سطح ولتاژکنترل شده خروجی با کیفیت مطلوب طراحی و ساخته شده است.وجود ترانسفورمر ایزوله علاوه بر جداسازی الکتریکی خروجی از ورودی امکان خروجی های چند گانه و معکوس کننده جهت جریان را فراهم می سازد .ولتاژ ورودی این مبدل v dc 24و خروجی آن ولتاژ متغیر از 0 تا dc 220 با توان w 500 که تقریبا از توپولوژی push pull طبعیت شده و از 4 قسمت اساسی الف:منبع pv شامل 2 صفحه 12 ولتی ب : مبدل DC-AC ج : ترانسفورمر ایزوله د: مبدل AC-DC