مدلسازي و شبيه‌سازي اينورتر هيبريد با منابع انرژي تجديد پذير سلول خورشيدي و توربين بادي مجهز به الگوريتم MPPT بهبوديافته

Modeling and simulation of PV cell-wind turbine hybrid inverter with improved MPPT algorithm

چكيده: درمقاله حاضر به‌معرفي مدار اينورتر هيبريد با منابع انرژي سلول خورشيدي و توربين بادي خواهيم‌پرداخت كه در اين مدار بكارگيري اينورتر واحد براي هردو منبع ورودي، باعث كاهش هزينه و ساده‌تر شدن مدار سيستم گرديده است. از آنجاييكه مشخصه P-V سلول خورشيدي و توربين بادي تحت شرايط مختلف داراي يك نقطه ماكزيمم توان است، ازالگوريتم MPPT براي بكارگيري اين نقطه‌كار بهينه استفاده‌شده‌است. لازم به ذكر است كه بكارگيري يك الگوريتم MPPT تركيبي و جديد براي سلولهاي خورشيدي امكان رديابي سريع و دقيق نقطه كار بهينه آنها تحت شدت نورهاي مختلف را فراهم كرده است و به اين ترتيب عيب عمده الگوريتمهاي قبل در اين الگوريتم برطرف شده است. علاوه بر بخش‌هاي مذكور، سيستم حاضر شامل يك قسمت سوخت هيدروژن Backup براي انجام وظايف باطري نيز مي باشد. توان توليدي توسط منابع مختلف سيستم به يك لينك DC مشترك تزريق مي شود تا اينورتر تكفاز متصل به اين لينك توان مذكور را براي تغذيه بارهاي AC خروجي بكار گيرد. نتايج شبيه سازي اين سيستم نشان از عملكرد مطلوب آن دارد. همچنين در اين مقاله مدل جديدي براي سلولهاي خورشيدي ارايه‌شده‌است كه عملكرد بهتري نسبت به مدل متداول منبع جرياني دارد و رفتار سلول خورشيدي واقعي را بسيار دقيقتر و بهتر شبيه‌سازي مي‌نمايد در عين حال اعمال تغييرات محيطي به اين مدل به سادگي امكان پذير است.

Abstract: In this paper a hybrid inverter with input energy sources of sun light and wind is proposed in which use of single inverter for both of the input sources, has reduced the cost and simplify the power circuit. Since P-V characteristics of PV cell and wind turbine are almost identical, MPPT algorithm has been employed for them both to absorb maximum power from these energy sources in different weather conditions. In addition, use of a new, combined MPPT algorithm for PV cells has solved problem of tracking MPP under low light conditions. DC-DC converters placed between the sources and a common DC link, make realization of the MPPT algorithms possible. In addition to presented parts, this system includes a backup hydrogen fuel cell. The hydrogen needed for this part is produced by a catalyzer when there is extra produced electrical energy than needed by load and at the case of fewer production than load demand, the stored hydrogen drives fuel cell to compensate shortage. Inverter of this system is a full bridge single-phase one driven by SPWM switching algorithm to regulate the output voltage under small load variations. Regulation of output voltage against larger load variations is obtained using fuel cell. Also, a new model for PV cell is proposed in this paper which imitates PV cell behavior much more closely than common current source model.