شکل1-2 سلول،ماژول و آرايه فتوولتائيک………………………………………………………3
شکل1-3 ساختار داخلي سلول فتوولتائيک……………………………………………………..3
شکل 1-4 اتصال الکتريکي سلول‌هابصورت سري و موازي……………………………….4
شکل1-5 نحوه تشکيل الکترون آزاد و حفره در ترکيب فسفر و بور با سيليسيم……..5
شکل1-6 سلول‌هاي سيليکاني و ورق نازک…………………………………………………….7
شکل1-7 سلول،ماژول و آرايه و نحوه قرارگيري آنها کنارهم……………………………10
شکل1-8 پايه‌هاي مختلف براي استقرارآرايه‌ها……………………………………………….12
شکل1-9 نمايي نزديک از يک آرايه ردياب اشعه خورشيد……………………………….12
شکل1-10 نحوه اتصال آرايه‌ها به مصرف کننده و بانک باتري………………………….13
شکل1-11 دياگرام سيستم فتوولتائيک مستقل از شبکه سراسري…………………………15
شکل1-12 دياگرام سيستم فتوولتائيک متصل به شبکه AC……………………………….16
شکل 1-13 دياگرام سيستم فتوولتائيک متصل به شبکه AC,DC ………………………17
فصل دوم
شکل2-1 مدار معادل استاندارد فرضي………………………………………………………18
شکل2-2 اتصال مبدل pv به بار اهمي………………………………………………….19
شکل2-3 نقطه‌هاي کار مختلف در اثر تابش‌هاي متفاوت………………………………19
شکل2-4 کانورتر DC/DC به عنوان رابط بين منبع و بار……………………………..20
شکل2-5 مدار معادل کانورتر Buck………………………………………………………21
شکل2-6 کانورتر باک در حالت on……………………………………………………….21
شکل2-7 کانورتر باک در حالت off………………………………………………………22
شکل2-8 رفتار ولتاژ بار کانورتر باک………………………………………………………22
شکل2-9 مدار معادل کانورتر Boost……………………………………………………..23
شکل2-10 کانورتر Boost در حالت on………………………………………………..23
شکل2-11 کانورترBoost در حالت off………………………………………………..24
شکل2-12 رفتار ولتاژ بار کانورتر Boost…………………………………………………24
شکل2-13 مدار معادل کانورترBuck/Boost…………………………………………….25
شکل2-14 کانورترStep-down/step-upدر حالت on………………………………..25
شکل2-15 کانورترStep-down/step-upدر حالت off…………………………………26
شکل2-16 انتقال نقطه ي کار……………………………………………………………….26
شکل 2-17- سيستم فتوولتائيک ساده متشکل از دو پنل فتوولتائيک………………………28
شکل 2-18- توپولوژي هاي مبدل افزاينده بالا………………………………………………29
شکل2-19 توپولوژي تبديل رزونانس سري ومدار برابري که رفتارفرکانس…………….30
شکل2-20: توپولوژي مبدل پيشنهادي………………………………………………………..34
شکل2-21: نتايج بهينه سازي براي يک نقطه کار……………………………………………39
شکل2-22: نمونه اوليه از مبدل بوست افزاينده……………………………………………….39
شکل2-23: اندازه گيري شکل موجي نمونه اوليه مبدل…………………………………….40
شکل2-24: اندازه گيري بهره وري نمونه اوليه براي سطوح مختلف ولتاژ ورودي………41
شکل 2-26- اصلول عملياتي (HCS).در مقايسه با عمليات نرمال …………………………42
شکل 2-27- مقايسه ي بين بازده اندازه گيري شده ي نمونه اوليه ………………………….42
فصل سوم
شکل ( 3-1 ) رگولاتور فلاي بک……………………………………………………………………..44
شکل ( 3-2 ) شکل موجهاي ولتاژ و جريان………………………………………………………..45
شکل ( 3-3 ) رگولاتور پوش پول……………………………………………………………………..46
شکل ( 3-4 ) شکل موجهاي ولتاژ و جريان………………………………………………………..47
شکل ( 3-5 ) رگولاتور نيم پل…………………………………………………………………………48
شکل ( 3-6 ) شکل موجهاي ولتاژ و جريان……………………………………………………….49
شکل ( 3-7 ) رگولاتور تمام پل………………………………………………………………………50
شکل ( 3-8) شکل موجهاي ولتاژ و جريان………………………………………………………..51
فصل چهارم
شکل ( 4-1 ) دياگرام ساده شده MC34066 به نقل از شرکت موتورولا…………………54
شکل ( 4-2 ) طرح پايه حالت کنترل ولتاژ…………………………………………………………..55
شکل ( 4-3 ) طرح پايه حالت کنترل جريان…………………………………………………………57
شکل ( 4-4 ) دياگرام داخلي تراشه هاي UC3842/3/4/5…………………………………….59
شکل ( 4-6 ) نمودار هيسترزيس…………………………………………………………………………60
شکل ( 4-7 ) نمودار زمان مرده بر حسب Ct………………………………………………………..60
شکل ( 4-8 ) حالت کنترل جريان…………………………………………………………………………61
شکل ( 4-9 ) جبرانسازي…………………………………………………………………………………….62
شکل ( 4-10 ) نحوه استفاده از نوسان ساز خارجي………………………………………………….63
شکل ( 4-11 ) دياگرام داخلي تراشه TC170………………………………………………………..64
شکل ( 4-12 ) دياگرام نوسان ساز داخلي TC170…………………………………………………65
شکل ( 4-13 ) نمودار فرکانس بر حسب Rt و Ct………………………………………………….66

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

شکل ( 4-15 ) حالت کنترل جريان………………………………………………………………………68
شکل ( 4-16 ) دياگرام داخلي تراشه LM5020 – 1/2…………………………………………….69
شکل ( 4-17 ) دياگرام داخلي تراشه L5991/1A………………………………………………..72
شکل ( 4-18 ) نحوه اتصال قطعات نوسان ساز………………………………………………………73
شکل ( 4-19 ) نمودار زماني عملکرد HICCUP…………………………………………………..75
شکل ( 4-20 ) شماي داخلي قسمت حس جريان……………………………………………………76
شکل ( 4-21 ) دياگرام حالت STANDBY در تراشه……………………………………………77
شکل5-1 مدار قدرت مبدل DC/DC……………………………………………………………………80
شکل 5-2-مدار پردازنده……………………………………………………………………………………..81
شکل 5-3 درايو فرمان ترانزيستور قدرت………………………………………………………………..81
شکل 5-4 مدار تغذيه………………………………………………………………………………………….81
شکل 5-5 مدارکنترل(ولوم)…………………………………………………………………………………82
چکيده:
پايان نامه زير به نحوه طراحي و ساخت مبدل DC-DC ايزوله شده با يک سطح ولتاژثابت dc ناشي از انرژي خورشيدي به يک سطح ولتاژکنترل شده خروجي با کيفيت مطلوب طراحي و ساخته شده است.
وجود ترانسفورمر ايزوله علاوه بر جداسازي الکتريکي خروجي از ورودي امکان خروجي هاي چند گانه و معکوس کننده جهت جريان را فراهم مي سازد .ولتاژ ورودي اين مبدل v dc 24و خروجي آن ولتاژ متغير از 0 تا dc 220 با توان w 500 که تقريبا از توپولوژي push pull طبعيت شده و از 4 قسمت اساسي الف:منبع pv شامل 2 صفحه 12 ولتي ب : مبدل DC-AC ج : ترانسفورمر ايزوله د: مبدل AC-DC
واژگان کليدي:مبدل DC-DC -کانورتر-اينورتر

کاربرد انرژي خورشيدي به عنوان يک منبع انرژي براي مصارف بزرگ از اميدهاي آينده است.اشکال بزرگ در کاربرد انرژي خورشيدي،متمرکز نبودن،تناوبي بودن و ثابت نبودن مقدار تشعشع خورشيد مي‌باشد.اگر وسيله‌ايجهت متمرکز نمودن آن تهيه گردد،به طوري که نوسانات آنتأثير زيادي بررويآن نگذارد،خورشيد به يک منبع انرژي بزرگ مبدل مي‌گردد که تا قرن‌هامي‌تواندتأمين کننده نياز انرژي بشر باشد.با توجه به وضع انرژي در جهان و رشد جمعيت و مصرف انرژي،اگر به طور هوشمندانه رفتار شود ملاحظهمي‌گردد خورشيد تنها منبع انرژي است که به وفور و بصورت رايگان و در همه ادوار در اختيار بشر مي‌باشد.
در اين فصل با سيستم‌هاي فتوولتائيک يا پنل هاي خورشيدي آشنا مي‌شويم.اين پنل ها با قرارگيري مناسب در معرض اشعه‌ي خورشيد انرژيآن را به الکتريسيته تبديل مي‌کنند در واقع پنل هاي خورشيدي از سلول‌هاي سيليکوني ساخته مي‌شوند و هنگامي که در معرض نور خورشيد قرار مي‌گيرند در اثر فعل و انفعالاتي در داخل آن حرکت الکترون‌ها را موجب شده و بدين طريق جريانDC را در خروجي اين سلول و در کل آرايه‌ي فتوولتائيک خواهيم داشت.
1-1-سيستم‌هاي فتوولتائيک
سيستم‌هاي فتوولتائيک يكي ازپرمصرف‌ترين كاربرد انرژي نو مي‌باشدوتاكنون سيستم‌هاي گوناگوني باظرفيت‌هاي مختلف 5/0وات تاچندمگاوات،درسراسرجهان نصب وراه اندازي شده است وباتوجه به قابليت اطمينان وعملكرداين سيستم‌ها هر روزه برتعدادمتقاضيان آنهاافزوده مي‌شود.از اينرو مطالعات زيادي پيرامون سيستم‌هاي فتوولتائيک در حال انجام است.
فتوولتائيک از دو کلمه فوتو که در زبان يوناني به معناي نور مي‌باشد و کلمه ولتائيک به معناي الکتريسيته گرفته شده است لذا فتوولتائيک به معناي الکتريسيته نوري مي‌باشد.به پديده‌اي که در اثر تابش نور بدون استفاده از مکانيزم‌هاي محرک،الکتريسيته توليد کند پديده فتوولتائيک و به هر سيستمي که از اين پديده استفاده کند سيستم فتوولتائيک گويند.به صفحه‌اي که انرژي تابشي خورشيدرا به انرژي الکتريکي تبديل مي‌کند،سلول يا باطري خورشيدي مي‌گويند.سلول‌هاي خورشيدي به طورعمده ازسيليسيوم ساخته مي‌شود.
شکل1-1 نحوه عملکرد يک سلول فتوولتائيک
اين سلول‌هاکريستال‌هاي صافي هستند که از يک سري لايه نازک از جنس نيمه هادي ساخته شده‌اند که ويژگي‌هاي الکترونيکي متفاوتي دارند و اين امر موجب پيدايش ميدان‌هايالکتريکي قوي درون آنها مي‌شود.هنگامي که نور وارد کريستال مي‌شود،الکترون‌هايي که توسط نور توليد مي‌شوندبه وسيلهاين ميدان‌ها جدا و اختلاف پتانسيلي بين وجوه بالايي و پاييني سلول بوجودمي‌آيد،در صورتي که مسير مدار بسته شود آنگاه اين اختلاف پتانسيل جريان مستقيمي را بوجودمي‌آورد.براي بدست آوردن ولتاژ و جريان مورد نظر سلول‌ها را با آرايش‌هاي مختلف به هم متصل کرده و بصورت ماژول درمي‌آورند.ماژول‌ها روي يک صفحه يا قاب فلزي(معمولاً آلمينيومي)نصب شده و پنل يا صفحه فتوولتائيک را تشکيل مي‌دهند[1].
شکل1-2 سلول،ماژول و آرايه فتوولتائيک
شکل1-3 ساختار داخلي سلول فتوولتائيک
از سري و موازي کردن سلول‌هامي‌توان به جريان‌ها و ولتاژهاي مورد نظر رسيد.سلول‌هاي سري شده ولتاژ بيشتر را بدستمي‌دهند و همچنين سلول‌هاي موازي شده جريان بيشتري را توليد مي‌کنند.
شکل 1-4 اتصال الکتريکي سلول‌هابصورت سري و موازي
امروزه اين گونه سلول‌هامعمولاً از سيليسيم تهيه مي‌شوند و سيليسيم مورد نياز از شن و ماسه تهيه مي‌شود که در مناطق کويري کشور به وفور يافت مي‌شود.سيليسيم يک نيمه هادي است که به طور خالص از نظر هدايت الکتريکي،هادي ضعيفي است ولي اگر در موقع پالايش،به آن فسفر اضافه شود،با منفي(الکترون) پيدا کرده و در صورتي که بور به آن اضافه شود،بار مثبت(حفره) پيدا مي‌کند.نوع اول را سيليسيم نوع N و نوع دوم را نوع Pمي‌نامند.سيليسيم داراي 4 الکترون در مدار خارجي خود مي‌باشد،هنگامي که اتم فسفر به داخل کريستال سيليسيم وارد شود با توجه به اينکه فسفر داراي 5 الکترون در مدار خارجي خود است 4 الکترون مدار خارجي فسفر با 4 الکترون مدار خارجي سيليسم يک مدار بوجود آورده و به اين ترتيب يک الکترون بصورت آزاد باقي مي‌ماند و نيمه هادي نوع Nبوجودمي‌آيد و به همين ترتيب چنانچه به جاي فسفر اتم بور را که داراي 3 الکترون در مدار خارجي خود است به سيليسيم اضافه کنيم يک حفره بوجودمي‌آيد يعني سيليسيم بصورت مثبت باردار شده است در اين هنگام کريستال نوع P را تشکيل داده‌ايم.
شکل1-5 نحوه تشکيل الکترون آزاد و حفره در ترکيب فسفر و بور با سيليسيم
حال اگر يک طرف يک سيليسيم نوعP را از نوع N باردار کنيم يک اتصال P-N به جود مي‌آيد.در طرف نوع Pحفره‌هاي آزاد و اتم بور با بار منفي و ساکن و در طرف نوع Nالکترون‌هاي آزاد و اتم‌هاي فسفر با بار مثبت وجود دارند.
حال اگر يک فوتون(ذره‌اي از نور) به اتصال P-N ما برخورد کند الکترون را از اتم سيليسيم جدا کرده و در نتيجه حفره بوجودمي‌آورد.حفره‌ي مزبور تحت تأثير ميدان موجود به سمت ناحيه P و الکترون به سوي ناحيه N حرکت کرده و اين دو حرکت مخالف با بارهاي مختلف،يک جريان الکتريکي بوجودمي‌آورند.با اتصال کنتاکت هايي به رويه‌هاي قطعات نيمه هادي،مداري تشکيل مي‌شود که اجازه برگشت الکترون‌ها را به اتصال نوع P از ميان يک بار خارجي را مي‌دهد.
براي هر سلول فتوولتائيک يک جريان اتصال کوتاه و يک ولتاژ مدار باز تعريف مي‌شود.تحت آزمايش‌هايي که در شرايط متفاوتي در تابش خورشيد 1000 و با سلولي در دماي 27 درجه سانتيگراد به عمل آمده مقدار جريان اتصال کوتاه بين 1 الي 2/1 آمپر در هر سانتيمتر مربع سطح سلول،ولتاژ مدار باز در حدود 55/0 الي 77/0 ولت بدست آمده است.ميزان افزايش و يا کاهش ولتاژ به ازاي هر درجه سانتيگراد،برابر 22/0 ولت آزمايش شده است.از آنجايي که در روزهاي صاف آفتابي به طور متوسط شدت تشعشع خورشيد در حدود 1000و درجه حرارت متوسط 27 درجه سانتيگراد مي‌باشد،پس سلول‌هاي فتوولتائيک مي‌توانند نتيجه مطلوبي در عملکرد خود داشته باشند.
1-2-مزاياومعايب سيستم‌هاي فتوولتائيک
آلودگيهاي زيست محيطي ناشي از سوخت‌هاي فسيلي و پايان پذير بودن منابع آنها ،تلاش و تحقيقات وسيعي را در بکارگيري انواع ديگري از انرژي، بخصوص انرژي‌هاي جديد،موجب شده است.انرژي خورشيدي به دليل نا محدود بودن ،در دسترس بودن و سازگاري با محيط زيست موجب شده است سيستم‌هاي فتوولتائيک بيشترين بازار تجاري را در زمينه کاربرد انرژي‌هاي نو داشته باشد .
پاره‌اي از ويژگي‌ها و مزايايسيستم‌هاي فتوولتائيک که موجب گسترش استفاده از آن در کشور هاي مختلف شده است در زير آمده است.
1ـ بي نيازي به سوخت فسيلي
2ـ حفظ محيط زيست و عدم ايجاد آلودگي
3ـ طول عمر مفيد بالا (بيش از 20 سال )
4ـ قابليت اطمينان بالا به دليل نداشتن بخش‌هاي متحرک مکانيکي
5ـ پايين بودن احتمال بروز حوادث خطرناک مانند انفجار وآتش سوزي
6ـ سهولت در نصب و راه اندازي و همچنين بي نيازي به تجهيزات پيچيده و نيروي انساني متخصص
7ـ قابليت تغيير توان با افزايش و کاهش ظرفيت سيستم‌هاي فتوولتائيک در صورت نياز با استفاده از افزودن يا کاستن تعداد ماژول‌هادر مقابل موارد ذکر شده بزرگترين عيب سيستم‌هاي فتوولتائيک براي استفاده از توان‌هاي زياد، قيمت بالاي آن در مقايسه با ساير منابع است. اگر چه با پيشرفت تکنولوژي هزينه سيستم‌هاي فتوولتائيک روز به روزکاهش مي‌يابد ،ولي قبل از هر اقدامي تحقيق و بررسي در زمينه صرفه اقتصادي جهت به‌کارگيري هر يک از منابع لازم و ضروري است.
1-3تکنولوژي‌هاي ساخت سلول‌هاي فتوولتائيک
براي ساخت اين سلول‌ها سه نوع تکنولوژي ساخت وجود دارد که به شرح زير مي‌باشند:
1)تکنولوژي تک کريستالي (Monocrystalline or single crystal)
که در اين حالت سلول خورشيدي در يک ورقه سيليکوني کيفيت بالا ساخته مي‌شود که در اين سلول داراي بازده بيشتر نسبت به سلول‌هاي ساخته شده با تکنولوژي‌هاي ديگر است .
2)تکنولوژي پلي کريستالي (Polycrystalline)
در اين روش سلول از يک بلوک سيليکوني چند کريستال کيفيت پايين ساخته مي‌شود که بازده و قيمت کمتري دارد .
3)تکنولوژي ورق _نازک (thin_film)
که سلول در چند پروسه مختلف ساخته مي‌شود.اين سلول‌ها بازده کمتري دارند ولي در عوض هزينه ساخت آنها بسيار کم است . [1]
شکل1-6 سلول‌هاي سيليکاني و ورق نازک
1-4-اجزاي سيستم‌هاي فتوولتائيک
به خاطر وجود تغيير در ميزان شدت تابش پرتوهاي خورشيدي در طول روز و در فصول مختلف، يك باطري به منظور ذخيره كردن انرژي الكتريكي توليدي توسط آرايه‌هاي فتوولتائيك و به عنوان يك عامل واسط بين آرايه‌هاي خورشيدي و مصرف كننده انرژي الكتريكي براي بهره‌وري بيشتر مورد نياز مي‌باشد. يك سيستم فتوولتائيك خورشيدي، در طول روز كه تابش خورشيد وجود دارد، پرتوهاي خورشيدي را گردآورده و به انرژي الکتريکي تبديل مي‌کند، ولي زمانيکه انرژي خورشيدي در حد اعلاي خود موجود مي‌باشد، بندرت اتفاق مي‌افتد كه دقيقاً منطبق با زماني باشد كه به انرژي الكتريكي نيز نياز وافر باشد. پديدار گشتن ابرها در آسمان نيز براي سيستم‌هاي فتوولتائيك مشكل ايجاد مي‌كند و چنانچه ابري بودن آسمان چندين روز به درازا بكشد، انرژي الكتريكي در مقايسه با روزهاي صاف آفتابي كه خورشيد شدت تابش بالائي دارد، ميزان قابل ملاحظه‌اي كاهش پيدا خواهد كرد. واضح است در چنين روزهائي مي‌توان از انرژي‌اي كه در روزهاي صاف آفتابي توليد و ذخيره شده‌، استفاده كرده و انرژي الكتريكي متمركزي را توليد نمود بنابراين، اضافه كردن تجهيزات ذخيره‌سازي در سيستم‌هاي فتوولتائيك مي‌تواند موجب افزايش قابليت اعتماد سيستم براي تأمين مستمر انرژيالكتريكيگردد.معمولاً براي ذخيره‌سازي برق توليدي در سيستم‌هاي فتوولتائيك با ظرفيت 3 كيلووات به بالااز باطري استفاده مي‌گردد ولي برخي از سيستم‌هاي كوچکترمانند پمپ کننده‌هاي كوچك، بدون ذخيره سازي باطري طراحي مي‌شوند.
پيل يا باتري‌هاي خورشيدي تنهامبدل انرژي تابشي خورشيد به انرژي الکتريکي باجريان الکتريکي ازنوع مستقيم مي‌باشندوتوانايي ذخيره سازي انرژي را ندارند.
برق توليدي باتري‌هاDCولتاژمعمولاً 48يا24 ولت است که با يک اينورتر Pure sine wave به 230 ولتAC تبديل مي‌شود.
ازا بزارذخيره سازي دراين سيستم‌هااستفاده ازباتري‌هاي الکتروشيميايي مي‌باشد.
از سري و موازي کردن سلول‌هاي آفتابي مي‌توان به جريان و ولتاژ قابل قبولي دست يافت. در نتيجه به يک مجموعه از سلول‌هاي سري و موازي شده پنل (مدول) فتوولتائيک گويند.
يك ماژولمي‌تواند متشكل از 32 سلول خورشيدي با قطر 5/7 سانتيمتري داراي مشخصات الكتريكي: ولتاژ نامي 12 ولت، جريان نامي 2/1 آمپر، قدرت پيك 18 وات،باشد. راندمان ماژول‌ها با توجه به راندمان سلول‌هاي خورشيدي و برخي افت‌هاي ديگر از قبيل جاسازي سلول‌ها در سطح ماژول‌ و اتصال الكتريكي آنها، حدود 7 الي 11 درصد در دماي 28 درجه سانتي‌گراد و شدت تابش نور خورشيد100 ،كه به نام شرايط استاندارد خوانده مي‌شود، مي‌باشد. [1]
وبه مجموعه پنلهاي فتوولتائيک،يک آرايه خورشيدي گفته مي‌شود.جريان الکتريکي حاصل ازپنل هاي فتوولتائيک ازنوع جريان وولتاژمستقيم مي‌باشد. ( DC)
با توجه به توضيحات فوق سيستم‌هاي فتوولتائيک از اجزاي زير تشکيل شده‌اند:
سلول‌هاي خورشيدي
ماژول‌ها
آرايه‌ها
رگولاتور ولتاژ و کنترل کننده‌ها
باتري‌هاي ذخيره ساز انرژي الکتريکي
1-5- سلول خورشيدي
اندازه سلول خورشيدي مي‌تواند با توجه به کاربرد موردنظر به نحو مطلوب انتخاب گردد.اندازه سلول از چندين ميليمتر مربع براي کاربرد هاي الکترونيکي مصرفي از قبيل ماشين حساب‌هاي جيبي،ساعت مچي و غيره تا اندازه استاندارد فعلي 10×10 سانتي متر مربع تغيير مي‌کند(يک سلول خورشيدي با اين اندازه چنانچه مستقيماً در معرض تابش نور خورشيد قرار گيرد،قدرتي نزديک به 5/1 وات مي‌تواند توليد نمايد).
شکل اين سلول‌هامعمولاً مربع مستطيل مي‌باشد ولي شکل‌هاي ديگري همچون دايره،نيم دايره و يا اشکال ديگر نيز توليد مي‌گردد.اين سلول‌ها بسيار نازک بوده و ضخامتي در حدود 3/0 ميليمتر دارند.
نکته‌اي که بسيار حائز اهميت مي‌باشد اين است که با افزايش شدت تابش پرتوهاي خورشيدي،ميزان قدرت الکتريکي خروجي نيز افزايش مي‌يابد و همچنين با افزايش دما،قدرت خروجي از سلول کاهش پيدا مي‌کند.اين کات بايد در هنگام طراحي مورد توجه مهندسين قرار گيرد.با توجه به اين امر راندمان ايده آل يک سلول در حدود 30 درصد مي‌باشد(راندمان سلول‌هاي خورشيدي عبارتست از نسبت انرژي تابيده شده به انرژي الکتريکي توليد شده که بر حسب جنس سلول و طراحي آن متغير مي‌باشد).
روش‌هاي افزايش راندمان سلول‌ها را مي‌توان در نکات زير خلاصه کرد:
اتصالات الکتريکي سلول‌ها چنان طراحي شوند که حداکثر نور به نيمه هادي‌ها برسد.
پنل خورشيدي طوري و با زاويه‌اي در مقابل نور خورشيد نصب شود که حداکثر نور در طول روز به آن برسد.
استفاده از موادي که جذب کننده مناسبي براي نور خورشيد باشند،بدينوسيله برخورد موثر فوتون صورت گرفته و امکان آزادسازي الکترون حداکثر مي‌گردد.
نصب يک فواره‌ي آب در کنار سايت نصب پنل ها به طوري که مي‌دانيمفواره‌ها هواي اطراف خود را بسيار خنک مي‌کنند که اين امر از پايين آمدن راندمان پنل ها هنگام افزايش درجه حرارت هوا جلوگيري مي‌کند(روش ارائه شده توسط گردآورنده‌ي اين پروژه).
توضيح اضافي : مي‌توان پنل ها را در صورت امکان در مزرعه نصب کرد که فواره علاوه بر آبياري مزرعه به خنک سازي پنل ها نيز کمک شاياني مي‌کند.
1-5-1ماژول‌ها
هر ماژول فتوولتائيک از تعدادي سلول خورشيدي تشکيل شده که به طور الکتريکي به يکديگر اتصال داشته و در داخل يک قاب نگهدارنده جاسازي و محافظت مي‌گردد.
يک ماژول معمولاً از 20 الي 40 سلول که بصورت سري و موازي به هم متصل شده‌اند،ساخته مي‌شود.تعداد سلول‌هاي مورد نياز در هر ماژول با توجه به قدرت الکتريکي درخواستي مشخص و در داخل قاب فلزي که کاملاً نفوذ ناپذير است،قرار مي‌گيرند.در حال حاضر ماژول‌هايي از نوع سلول‌هاي کريستال سيليکون،در ولتاژ و جريان‌هاي الکتريکي متفاوت و در اندازه‌هاي فيزيکي 200 تا 800 سانتيمتر مربع ساخته شده است.
يک ماژول مي‌تواند متشکل از 32 سلول خورشيدي با قطر 5/7 سانتيمتري داراي مشخصات الکتريکي : ولتاژ نامي 12 ولت،جريان نامي 2/1 آمپر،قدرت پيک 18 وات باشد.راندمان ماژول‌ها با توجه به راندمان سلول‌هاي خورشيدي و برخي افت‌هاي ديگر از قبيل جاسازي سلول‌ها در سطح ماژول و اتصال الکتريکي آنها،حدود 7 الي 11 درصد در دماي 28 درجه‌ي سانتيگراد و شدت تابش نور خورشيد 100 ميلي وات بر سانتي متر مربع که به نام شرايط استاندارد خوانده مي‌شودمي‌باشد.
1-5-2-آرايه‌ها
آرايه‌هاي فتوولتائيک عبارت است از مجموعه ماژول‌هاي فتوولتائيک و اسکلت نگهدارنده ي خود ايستائيست که روي آن ماژول‌ها به طريقي مکانيکي و الکتريکي سوار مي‌شوند.قطعاتي که براي تهيه‌ي ترکيب نگهدارنده استفاده مي‌شوندمعمولاً از جنس فولاد گالوانيزه،آلومينيوم و يا چوب‌هاي مقاوم شده به طريق شيميايي مي‌باشند.
شکل1-7 سلول،ماژول و آرايه و نحوه قرارگيري آنها کنارهم
براي زير سازي و فونداسيونآرايه‌هامعمولاً از بتن استفاده ميگردد.طراحي اسکلت نگهدارنده ي ماژول‌ها بايد به نحوي انجام گيرد تا آرايه‌ها بتوانند در برابر حداکثر نيروهاي باد که در منطقه محل استقرار پيش بيني مي‌شوند مقاومت نمايند.
در رابطه با بهره گيري از آرايه‌هاي فتوولتائيک موارد زير بايد مدنظر قرار بگيرند:
استفاده از يکي از دو نوع آرايه‌هاي ردياب آفتاب يا آرايه‌هاي ثابت: انتخاب آرايه‌هابصورت ثابت و يا ردياب آفتاب از جمله مسائلي است که طراحي سيستم فتوولتائيک از ابتدا با آن روبروست.آرايه هاي ردياب به نحوي تنظيم مي‌گردند که آرايه‌ها همواره بر خط فرضي تابش پرتوهاي خورشيد،عمود بوده و در کليه زمان‌ها بالاترين شدت تابش خورشيد را دريافت دارند.براي نيل به اين منظور حرکت بطئي زاويه‌ايآرايه‌ها بايد توسط مکانيزم‌هاي متحرک کنترل شوند.اين آرايه‌هامعمولاً نسبت به آرايه‌هاي ثابت از پيچيدگي بيشتري برخوردار مي‌باشند.آرايه‌هاي ثابت معمولاً در جهت شرقي-غربي نصب مي‌شوند و از نظر مکانيکي ساده‌تر از آرايه‌هاي ردياب مي‌باشند.براساس مطالعاتي که انجام گرفته پيش بيني ميگردد که آرايه‌هاي ردياب بالغ بر 30 درصد بيشتر از آرايه‌هاي ثابت انرژي الکتريکي توليد کنند.گرچه اين مطالعات برروي تعداد کمي از سلول‌هاي خورشيدي انجام گرفته ولي احتمالاً نتايج حاصله مستقل از اندازه‌يآرايه‌هامي‌باشد.بنابراين در طراحي سيستم‌هاي فتوولتائيک بايد در نظر داشت که به‌کارگيريمکانيزم‌هاي متحرک و کنترل آنها در آرايه‌هاي ردياب و يا افزايش تعداد آرايه‌هاي ثابت به منظور توليد همان مقدار انرژي الکتريکي،کداميک مقرون به صرفه است.
1-6-طراحي آرايه‌ها
طراحي آرايه‌ها به دو صورت زير انجام مي‌گيرد:
آرايه‌هاي مسطح که در آنها سلول‌هاي خورشيدي با استفاده از مواد مناسب و معمولاً غير شکننده به هم متصل مي‌گردند.
آرايه‌هاي متمرکز کننده که در آنها با استفاده از روش‌هاي مناسبي از جمله عدسي‌ها،آئينه هاي سهموي و غيره.پرتوهاي خورشيدي بررويسلول‌هاي فتوولتائيک متمرکز ميگردد.
در حال حاضر استفاده از آرايه‌هاي مسطح نسبت به نوع متمرکز کننده رواج بيشتري دارد ولي تحقيق در کاربرد آرايه هاي متمرکز کننده و افزايش بهره وري آنها در مراکز تحقيقاتي دنيا در حال پيگيري است.
شکل1-8 پايه‌هاي مختلف براي استقرارآرايه‌ها
شکل1-9 نمايي نزديک از يک آرايه ردياب اشعه خورشيد
1-7-تنظيم ولتاژ و کنترل سيستم
با توجه به اينکه برق توليدي آرايه‌هاي فتوولتائيک از نوع جريان مستقيم مي‌باشد،بنابراين لازم است تا خروجي مزبور به برق با جريان متناوب و با ولتاژ،فرکانس و فاز مناسب براي اتصال به شبکه برق و يا بار محلي تبديل گردد.اين عمل توسط دستگاهي بنام اينورتر انجام مي‌گيرد.در صورت تغيير شدت تابش پرتوهاي خورشيدي در دماي محيط،ولتاژ خروجي از آرايه‌هاي فتوولتائيک نيز تغيير مي‌کند.بنابراين لازم است در سيستم‌هايي که داراي ذخيره سازي باتري مي‌باشند ولتاژ خروجي از آرايه‌ها تنظيم گرديده تا از شارژ شدن بيش از حد باتري جلو گيري به عمل آيد.در اين مورد از مبدل يا کانورتر استفاده مي‌گردد.
شکل1-10 نحوه اتصال آرايه‌ها به مصرف کننده و بانک باتري
1-8-ذخيره سازي انرژي الکتريکي در باتري‌ها
بهخاطر وجود تغيير در ميزان شدت تابش پرتوهاي خورشيدي در طول روز و در فصول مختلف،يک باتري به منظور ذخيره کردن انرژي الکتريکي توليدي توسط آرايه‌هاي فتوولتائيک و به عنوان يک عامل واسط بين آرايه‌هاي خورشيدي و مصرف کننده انرژي الکتريکي براي بهره وري بيشتر مورد نياز مي‌باشد.يک سيستم فتوولتائيک خورشيديدر طول روز که تابش خورشيد وجود دارد،پرتوهاي خورشيدي را گردآورده و به انرژي الکتريکي تبديل مي‌کند،ولي زماني که انرژي خورشيدي در حد اعلاي خود موجود مي‌باشد،بندرت اتفاق مي‌افتد که دقيقاً منطبق با زماني باشد که به انرژي الکتريکي نيز نياز وافر باشد.پديدار گشتن ابرها در آسمان نيز براي سيستم‌هاي فتوولتائيک مشکل ايجاد مي‌کند و چنانچه ابري بودن آسمان چندين روز به درازا بکشد،انرژي الکتريکي در مقايسه با روزهاي صاف آفتابي ميزان قابل ملاحظه‌اي کاهش پيدا خواهد کرد.واضح است در چنين روزهايي مي‌تواناز انرژي‌اي که در روزهاي آفتابي توليد و ذخيره شده،استفاده کرده و انرژي الکتريکي متمرکزي را توليد نمود.بنابراين اضافه کردن تجهيزات ذخيره سازي در سيستم‌هاي فتوولتائيک مي‌تواند موجب افزايش قابليت اطمينان سيستم براي تأمين مستمر انرژي الکتريکي گردد.معمولاً براي ذخيره سازي برق توليدي در اين سيستم‌هاي فتوولتائيک با ظرفيت بيش از 3 کيلووات به بالا از باتري استفاده مي‌گردد.ولي برخي از سيستم‌هايکوچک‌تر مانند پمپ کننده‌هاي کوچک،بدون ذخيره سازي باتري طراحي مي‌شوند.
نکاتي که در سيستم‌هاي فتوولتائيک لازم است به دقت رعايت شوند اين است که سايت‌هاي خورشيدي جهت نصب پنل هاي فتوولتائيک بايد با معيارهاي لازم فيزيکي هم‌خواني داشته باشند،از جمله اينکه آنها(در نيمکره شمالي)رو به جنوب باشند.ساختار نصب سلول‌هاي فتوولتائيک داراي زاويه خاصي است که اين زاويه با توجه به عرض جغرافيايي محل موردنظر،شيب محل و زمانهايي که نور خورشيد بيشتر است و نيز با توجه به توان مورد نياز مصرف کننده بدستمي‌آيد.اگر محل مورد نظر داراي شيب باشد زاويه بايد با توجه به شيب در نظر گرفته شود مثلاً اگر شيب محل مورد نصب 25 درجه و عرض جغرافيايي محل 50 درجه باشد،سلول‌هاي فتوولتائيک بايد با زاويه‌اي برابر تفاضل اين دو مقدار يعني 25=25-50 درجه نصب شوند.همچنين به خوبي در معرض آفتاب قرار داشته باشند(آفتاب گير باشند) و فضاي لازم براي نصب پنل ها داشته باشند. [9]

وزش باد در تابستان به کاهش دماي پنل ها کمک کرده و باعث افزايش راندمان آنها مي‌شود.با توجه به تأثير سايه در کاهش توليد سلول‌هاي فتوولتائيک،لازم است تا حد ممکن از ايجاد سايه برروي پنل ها توسط عوامل مصنوعي و طبيعي جلوگيري شود.مهم است بدانيم حتي اگر يک سلول در سايه قرار گيرد،خروجي کل ماژول تحت تأثير قرار مي‌گيرد و به ميزان چشم گيري کاهش مي‌يابد.
افزايش دما باعث افزايش مقاومت و کاهش ولتاژ در سلول‌هاي سيليکوني و همچنين کاهش قدرت جذب سلول و در نتيجه کاهش جريان توليدي و در نهايت کاهش راندمان مي‌شود.
1-9-انواع کاربردهاي سيستم‌هاي فتوولتائيک
انرژي خورشيد يکي از منابع توليد پراکنده مي‌شود و همان طور که قبلاً اشاره شد بصورت هاي مختلف جهت توليد انرژي الکتريکي استفاده مي‌شود.سلول‌هاي خورشيدي مي‌تواند در حالت‌هاي مختلف نصب شود و بسته به اينکه به شبکه وصل باشد و يا نه ساختار متفاوت و کاربرد متفاوتي دارد.از جمله شکل‌هاي مورد استفاده بصورت زير مي‌باشد:
* سيستم‌هاي مستقل
* سيستم‌هاي متصل
* سيستم‌هاي هيبريد
1-9-1-سيستم‌هاي مستقل ازشبکه سراسري برق (Stand Alone)
سيستم‌هاي مستقل به سيستمهايي گفته مي‌شودکه انرژي مورد نيازبه طورکامل ازطريق پنلهاي خورشيدي تأمين مي‌گرددونيازي به شبکه سراسري برق ويامنبع تغذيه ديگري نمي‌باشد.
سيستم‌هاي مستقل از شبکه جهت تأمين برق مورد نياز براي يک مصرف کننده و يا يک محل که در ان مصرف کنندگان بصورت پراکنده يا مستمر نيازمند برق هستند استفاده مي‌شود.امروزه در جهان کاربرد هاي وسيعي براي استفاده از سيستم‌هاي فتوولتائيک پيش بيني شده است که تأمين برق آنها از طريق شبکه عمومي و يا استفاده از ديزل ژنراتورها مقرون به صرفه نيست،از آن جمله مي‌توان بسياري از ايستگاههاي مخابراتي،تلويزيوني،رادار و اطلاع رساني، ايستگاهاي بين راهي ،حوضچه‌هاي پرورش ماهي،تأمين برق عشاير،پايگاههاي نظامي و پست‌هاي مرزي که در نقاط دور ،صعب‌العبور و همچنين استراتژيک ايجاد مي‌شوند را نام برد.از ديگر موارد استفاده اين سيستم مي‌توان به روستاهاي کم جمعيت و دور از دسترس،سيستم‌هاي آبياري هوشمند،پمپهاي آب کشاورزي وشرب،کمپها و سايتهاي موقت که براي عمليات اکتشاف ايجاد مي‌گردند را مي‌توان نام برد.
درسيستم‌هاي مستقل تنهامنبع تأمين کننده انرژي سيستم فتوولتائيک است همان طور که در بلوک دياگرام زير مي‌بينيم آرايه خورشيدي مستقيماً بار را تغذيه مي‌کند.
شکل1-11 دياگرام سيستم فتوولتائيک مستقل از شبکه سراسري
1-9-2-سيستم‌هاي متصل به شبکه سراسري برق (Grid Connected)
سيستم‌هاي متصل به سيستمهايي گفته مي‌شودکه انرژي الکتريکي حاصل ازپنلهاي خورشيدي مستقيما ًبه شبکه سراسري برق تزريق مي‌گردد . درواقع دراين نوع سيستم ضمن تزريق انرژي الکتريکي به شبکه سراسري برق ازمزاي شبکه برق نيز استفاده مي‌گردد.اهميت اين نوع از سيستم‌ها به حدي است که نيروگاههايي با توان بيش از چند مگاوات در سراسر جهان توسط اين سيستم‌ها احداث گرديده‌اند جبران افت ولتاژ خط انتقال از مهم‌ترين خواص اين سيستم مي باشدکه در حال حاضر با صرف هزينه زيادي عمل جبران سازي انجام مي‌گيرد.از نظر تأثير بر سيستم قدرت، ضريب توان واحد هاي توليد فتوولتائيک تقريباً برابر يک مي‌باشدبررسي‌ها نشان مي‌دهد که در بعضي از مواقع وجود تنها 10 درصد توان توليد اين واحدها ،در بعضي از باسها در سيستم توزيع مانع از وارد شدن خازنها در سيستم براي اصلاح پروفيل ولتاژمي‌شود.
سيستم‌هاي متصل به شبکه در دو حالت زير بار را تغذيه مي‌کنند :
الف) بار AC و اتصال به شبکه
شکل1-12 دياگرام سيستم فتوولتائيک متصل به شبکه که بار ACرا تغذيه مي‌کند
ب) بار AC و DCواتصال به شبکه
شکل 1-13 دياگرام سيستم فتوولتائيک متصل به شبکه که بار AC وDC را تغذيه مي‌کند
مبدل pv (پنل فتوولتائيک که مبدل انرژي خورشيدي به الکتريسيته مي‌باشد) قلب تپنده‌ي سيستم pvمي‌باشد.با اين حال براي يک کاربرد عملي، اجزاي اضافي ديگري مورد نياز است. به عنوان مثال براي ذخيره سازي انرژي،براي تنظيم انرژي جاري يا براي تأمين ولتاژ و جريان متناوب يک شبکه.
اين اجزاي اضافي سهم قابل توجهي را در کاهش هزينه بهره برداري دارند و بر رفتار کل سيستم قابل ملاحظهمي‌باشد.با فرض اينکه منبع جريان موازي با يک ديود شکل2-1 معادل استاندارد سلول خورشيدي باشد[9]:
شکل2-1 مدار معادل استاندارد فرضي
2-1- اتصال مبدل pv به بار اهمي
در صورتي که بارها بصورت مستقيم به منابع خطي متصل باشند و توان الکتريکي(ولتاژها و جريان‌ها) به بار اعمال شود،مقادير ولتاژها و جريان براي هر نقطه مي‌تواند به راحتي توسط قانون اهم محاسبه شود.اما اگر به عنوان مثال يک منبع ولتاژ به يک مقاومت متصل شود،در صورتي که منبع داراي ماهيت غير خطي باشد مثلاًمبدل‌هايpv (شکل 2-2) يک روش گرافيکي لازم است[9].
شکل2-2 اتصال مبدل pv به بار اهمي
مبدل pv به عنوان يک منبع و مقاومت به عنوان بار اهمي دو جزء به هم متصل هستند.ولتاژ در هردوي آنها برابر است و جريان در تمام مدار جاري مي‌باشد،در نتيجه‌ي تقاطع اين دو منحني نقطه‌ي کار همانطور که در شکل 2-3 نشان داده شده است بدستمي‌آيد.
شکل2-3 نقطه‌هاي کار مختلف در اثر تابش‌هاي متفاوت
همانطور که قبلاً نشان داديم نقطه‌ي کار سيستم pv روي منحني مشخصه‌يI-V در اثر تغييرات تابش اشعه‌ي خورشيد تغيير مي‌کند و اين اثرات نامطلوبي روي بار مي‌گذارد.
براي جلوگيري از اين عمل به يک کانورتر DC/DC نياز است که مدام يک ولتاژ ثابت را تحويل بار نمايد.
2-2- مبدل DC/DC
شکل 2-4 نماد يک مبدل DC/DC را نشان مي‌دهد که مي‌تواند به عنوان رابط بين منبع و بار مورد استفاده قرار گيرد[9].
شکل2-4 کانورتر DC/DC به عنوان رابط بين منبع و بار
وظيفه‌ي دستگاه کانورتر نگه داشتن نقطه‌ي کار مبدل pv در يک نقطه‌ي يا نزديکي نقطه‌ي توان ماکزيموم(MPP) تحت تمامي شرايط عملي مختلف(تغييرات تابش نور خورشيد،تغييرات دما،مشخصه بار و غيره) مي‌باشد.انتقال ضروري از يک بار اهمي به يک مقاومت تعديل مطلوب(براي رسيدن به MPP)،بدست خواهد آمد توسط کانورتر DC/DC .
کانورتر DC/DC ولتاژ خروجي را رگوله نمي‌کند بلکه به بيان دقيق‌تر ولتاژ ورودي را به يک ولتاژ ثابت مي‌رساند توسط رگولاتورMPP .ولتاژ خروجي حاصل بصورت اتوماتيک از برابري ورودي و خروجي حاصل مي‌شود،اگر تلفات داخلي کانورتر ناچيز باشد.در مرحله‌ي اول کار مبدل DC/DC را بدون مدار واسط شرح مي‌دهيم.کانورترهاي DC/DC امکان تبديل جريان مستقيم با يک ولتاژ معين به جريان مستقيم با ولتاژ ديگر(بيشتر قابل تنظيم) يا حتي تغيير پلاريته ي ولتاژ را فراهم مي‌کنند.
2-2-1- کانورتر step-down (Buck Converter)
به کمک اين کانورترها ولتاژ ورودي DC، که به عنوان مثال به وسيله‌ي مبدل PV توليد شده است(Vpv) همانطور که در شکل 2-5 آمده است،مي‌تواند يک پله کم شود.
شکل2-5 مدار معادل کانورتر Buck
اگر کليد S1 در زمان t0 بسته شود،ديودD باياس معکوس شده و جريان در مدار بوجودمي‌آيد (شکل2-6).جريان(=iL) سريعاً افزايش پيدا نمي‌کند بلکه توسط شارژ سلف L کم کم افزايش مي‌يابد.
شکل2-6 کانورتر باک در حالت on
در همين حال سلف انرژي را بصورت مغناطيسي ذخيره مي‌کند.اگر S1 باز شود بعد از زمان t1،بار از منبع تغذيه جدا خواهد شد.با اين حال جريان همچنان توسط انرژي ذخيره شده در سلف L ادامه دارد و آزادانه در ديود در حال چرخش است.(شکل2-7)با توجه به معادله‌ي فوق بدون در نظر گرفتن کاهش ولتاژ در دو سر ديود،جريان با توجه به معادله‌ي زير افت پيدا مي‌کند:
خازن C1 براي پشتيباني از ولتاژ منبع تغذيه(Vpv) استفاده شده است.در اصل S1با يک فرکانس سوئيچينگ خاص باز و بسته مي‌شود(در اينجا :ton , toff).باتوجه به قانون اهم رفتار ولتاژ بار مي‌تواند از جريان بار تبعيت کند.همانطور که در شکل2-8 نشان داده شده ولتاژ بار با يک ريپل حاصل مي‌شود،که مي‌تواند توسط خازن اضافي C2 صاف شود.به هر حال مقدار متوسط(Vload) کمتر از Vpv است.در صورتي که فرکانس کليدزني افزايش يابد به عنوان مثال تا 1 کيلوهرتز،آنگاه اندوکتانس لازم را مي‌توان به طور قابل توجهي کاهش داد.
شکل2-7 کانورتر باک در حالت off
شکل2-8 رفتار ولتاژ بار کانورتر باک
فرض کنيد که ولتاژ بار ايده آل و بدون ريپل باشد و سلف نتواند ولتاژ Dc را جذب کند،به اين ترتيب با دوره تناوب T=ton+toff :
2-2-2-کانورتر step-up (مبدل Boost)
با استفاده از تغييراتي در اجزاي کانورتر Buckمي‌توان کانورتر Boost را بدست آورد(شکل2-10).با اين تفاوت که در اينجا ولتاژ Vpv يک گام بالاتر آمده.در يک حالت ثابت که S1 هنوز خاموش است،ولتاژ Vload برابر Vpv است،بدون در نظر گرفتن ولتاژ دو سر ديود.
شکل2-9 مدار معادل کانورتر Boost
همانطور که در شکل2-10 نشان داده شده است در حالت ”on” بدون C1ولتاژ بار بلافاصله به صفر افت مي‌کند.جريان مدار(=iL) از طريق سلف Lو S1 جاري مي‌شود طبق رابطه‌ي زير:
شکل2-10 کانورتر Boost در حالت on
پس از اينکه S1 خاموش شد(شکل2-11) ولتاژ القا شده در سلف به Vpv اضافه مي‌شود که در دو سر بار مي‌ماند.جريان iL در سلف و بيشتر در بار جاري مي‌شود.بدين ترتيب به تدريج افت مي‌کند چون که Vload>Vpv است.
شکل2-11 کانورترBoost در حالت off
شکل2-12 رفتار ولتاژ بار کانورتر Boost
اين حالت از ولتاژ بار در شکل 2-12 آمده است.ديود D از شارژ شدن خازن C1 در مقابل اتصال کوتاه(دشارژ شدن) محافظت مي‌کند،که فرضمي‌شود به قدري بزرگ است که مي‌تواند ولتاژ بار را کاملاً صاف کند:
2-2-3-کانورتر Buck/Boost يا مبدل معکوس
اين مدار(شکل2-13) هردو حالت step-down و step-upولتاژ Dcرا مهيا مي‌کند.در طول حالت ”on” انرژي گرفته شده از منبع(مبدل pv) در سلف L ذخيره مي‌شود(شکل2-14).انرژي ذخيره شده در سلف آنگاه تحويل مقاومت بار داده شده است در طول حالت ”off” (شکل2-15) به کمک ديود D جريان از طريق سلف فقط در يک جهت در هردو حالت on و off جاري مي‌شود.نتيجه اينکه پلاريته ي ولتاژ بار کاملاً با Vpv مخالف است به همين دليل اين مدار را کانورتر معکوس مي‌نامند.
در اين مرحله خازن C1ولتاژ تغذيه‌يVpv و ولتاژ صاف C2،Vload را پشتيباني مي‌کند.در نتيجه دامنه‌يVload را مي‌توانپايين‌تر و يا بالاتر از Vpv تثبيت کرد با تنظيم زمانtonو در نتيجه toff.
شکل2-13 مدار معادل کانورترBuck/Boost
شکل2-14 کانورترStep-down/step-upدر حالت on
شکل2-15 کانورترStep-down/step-upدر حالت off
در شکل2-16 انتقال نقطه‌ي کار يک نمونه بار اهمي نشان داده شده است،که در آن تغييرهاي ورودي و خروجي نشان داده شده در شکل2-4 توصيف شده‌اند.
شکل2-16 انتقال نقطه ي کار
با توجه به منحني 200 وات بر مترمربع تابش نور خورشيد،نتيجه مي‌شود که نقطه‌ي کار کاملاً سمت چپ واقع شده با توان p1 ، که توسط ناحيه‌ي مستطيل صورتي مشخص شده است.با اين حال تابش ماژول pvمي‌تواند به توان p1 نشان داده شده توسط ناحيه‌ي مستطيل سفيد برسد اگر با ولتاژ نقطه‌يMPP کار کند.دستگاه کانورتر باعث مي‌شود که اين ورودي ولتاژ و جريان MPP به مقدار خروجي روي منحني بار انتقال داده شوند،به موجب آن حالت ايده آل هردو توان p1 و p2 بزرگ هستند.
اگر تحول توضيح داده شده در شکل 2-16 براي تابش‌هاي مختلف به اجرا درآيد،بنابراين مي‌تواند ديده شود که در اين مثال راندمان براي تابش‌هاي کوچک نيز با کمک کانورتر خيلي بزرگ است.


پاسخ دهید