آرایش مواد مزوپروس TiO2-SiO2 با قطر تخلخل BJH در بازه 12-15 نانومتر توسط روش سنتز هیدروترمال تک­مرحله­ای تولید و بررسی شده است. در این روش، تترا اتوکسی­سیلان(TEOS) و تیتانیوم تترا ایزوپروپوکساید (TTIP) در محلول اسیدی برای تشکیل پیش­مواد SiO2 و TiO2با P123 (نمونه) و هگزان به عنوان حلال در حضور آمونیوم فلوراید مورد استفاده قرار گرفته است.در این پژوهش، اثر دماهای مختلف هیدروترمال (70-130 درجه سانتی گراد) برروی ساختار متخلخل و بازدهی موادسنتزی بررسی شده است. مواد سنتزی با پراکنش پرتوایکس کوچک­زاویه (SAXS)، آزمایش جذب-واجذب N2، پراش پرتوایکس (XRD)، طیف­سنجی پرتوایکس (XPS) و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) آنالیز و شناسایی شده­اند. روش حاضر می­تواند ساختار مزوپروس آرایش­یافته را با اندازه تخلخل یکنواخت 12-15 نانومتر و سطح ویژه بالا به روش SBET بیش از m2/g431 تولید کرد. اکتیویته فتوولتاییک نمونه­ها توسط خوردگی MB تحت تابش نور فرابنفش ارزیابی شود و نتایج حاکی از این بود که ساختار موادمتخلخل دارای بازدهی فتوولتاییک بالاتری نسبت به تیتانیا p25 دارد. همچنین نتایج نشان داد که سنتز مواد از طریق دمای بالاتر 130 درجه سانتی گراد هیدروترمال باعث افزایش اکتیویته فتوولتاییک و تخلخل­های باز بیشتر در مقایسه با روش هیدروترمال در دمای 70درجه سانتی گراد به دلیل تشکیل سریعتر فاز آناتاز بوده است.

فهرست مطالب

1-      مقدمه................... 1

2-      تشریح توپولوژی به کار رفته 3

3-      استراتژی کنترلی. 4

4-      مدلسازی سیستم و طراحی کنترلکنندهها 5

4-1- حلقه کنترل جریان. 5

4-2- حلقه کنترل ولتاژ. 6

5-      الگوریتم MPPT  8

6-      نتایج شبیه سازی. 9

1-    مقدمه

سیستم­های تک فاز فتوولتاییک متصل به شبکه نقش به­سزایی را در تولید انرژی پاک بر عهده دارند. یکی از اهداف مهم در پیاده­سازی این سیستم­ها، افزایش انرژی تزریقی به شبکه به وسیله ردیابی نقطه حداکثر توان[1] (MPP)  هر پنل، به مراه کاهش فرکانس کلیدزنی و افزایش قابلیت اطمینان می­باشد. همچنین، با توجه به کاهش روزافزون قیمت پنل­های فتوولتاییک، هزینه مبدل الکترونیک­قدرت، فاکتور بسیار مهمی به شمار می­رود. به این ترتیب، در تحقیقات اخیر، آرایش­های گوناگونی برای مبدل­های متصل­کننده ماژول­های PV به شبکه ارائه شده است. در حال حاضر، یکی از جدیدترین تکنولوژی­های ارائه­شده، مبدل دو سطحی  مولتی­استرینگ[2] می­باشد.  ساختار آن شامل چندین رشته PV متصل به مبدل­های dc/dc می­باشد که همگی به یک مبدل dc/ac مشترک متصل می­شوند. این توپولوژی دارای مزایایی از قبیل ردیابی جداگانه MPP برای هرکدام از رشته­ها و امکان توسعه سیستم با اضافه کردن رشته­های PV بیشتر به مجموعه، می­باشد. حداکثر بازده برای این توپولوژی برابر با 96 درصد می­باشد.

در سال­های اخیر، استفاده از مبدل­های چندسطحی در کاربردهای فتوولتاییک، متداول شده است. در این مبدل­ها، ولتاژ با شکل موج باکیفیت تولید می­شود و فرکانس کاری کلیدهای نیمه­هادی در آن نزدیک به مولفه اصلی می­باشد. کاهش فرکانس کلیدزنی، باعث افزایش بازده مبدل می­شود. علاوه بر این، برخی از گونه­هی مبدل­های چندسطحی، دارای چند لینک dc می­باشند و به این ترتیب، امکان کنترل مستقل ولتاژها و ردیابی MPP برای هر کدام از رشته­ها، فراهم می­گردد. موارد  ذکرشده، موجب افزایش بازده سیستم PV  می­شوند، چرا که به دلایل مختلف از جمله تابش نابرابر خورشیدی، فرسودگی پنل­های PV و یا نفوذ گرد وغبار به سطح پنل­ها، همواره ممکن است یک یا چند رشته از پنل­های PV، با مشکل مواجه شوند.

در میان آرایش­های چندسطحی موجود، آرایش پل متوالی[3] (CHB) به دلیل ساختار ماژولار، سهولت گسترش و اتصال به شبکه بدون نیاز به ترانسفورمر، یک جایگزین مناسب ربای مبدل­های دوسطحی به شمار می­رود. همچنین، کلیدهای نیمه­هادی به­کار­رفته در این توپولوژی، دارای دارای ریتینگ پایین­تری نسبت به ادوات به­کار­رفته در مبدل­های دوسطحی می­باشند و به این ترتیب در هزینه مبدل صرفه­جویی می­شود. یکی دیگر از مزایای مهم ساختارهای چندسطحی، وجود چندین درجه آزادی و امکان عملکرد مبدل در شرایط خطا می­باشد که نتیجه این امر، افزایش قابلیت اطمینان سیستم می­باشد. با وجود مزایای ذکرشده، آرایش پل متوالی دارای معایبی نیز می­باشد که می­توان از آن­ها به این مورد اشاره کرد که به دلیل ساختار متوالی، امکان زمین کردن تمامی رشته­ها وجود ندارد و بین پنل­ها و زمین، خازن پارازیت ایجاد می­شود.

در شکل 1-1، اتصال توپولوژی پل متوالی به شبکه نمایش داده شده است. به منظور عملکرد مطلوب یک مبدل پل متوالی با تعداد n سلول، کنترل مستقل ولتاژ لینک­های dc و کنترل جریان شبکه is ضروری می­باشد. در ادامه، استراتژی کنترلی به همراه ردیابی MPP ارائه می­شود. در الگوریتم کنترلی ارائه شده، ولتاژ لینک­های dc، به منظور تولید حداکثر ولتاژ کنترل می­شوند و همچنین بر کیفیت جریان تزریقی به شبکه افزوده می­شود.

[1] Maximum Power Point

[2] Two-Level Multistring Converter

[3] Cascaded H-Bridge