الرئيسية / دراسة وتحسين نوعية إشارة خرج المبدلات الوحدوية متعددة المستويات عند استخدامها في تطبيقات الطاقة الشمسية

دراسة وتحسين نوعية إشارة خرج المبدلات الوحدوية متعددة المستويات عند استخدامها في تطبيقات الطاقة الشمسية

اسم الباحث:م. عبدالرحمن عبدالمالك الحبال

اسم المشرف:د. رامي موسى (مشرف أساسي)-د. سامر ربيع (مشرف مشارك)

العنوان:دراسة وتحسين نوعية إشارة خرج المبدلات الوحدوية متعددة المستويات عند استخدامها في تطبيقات الطاقة الشمسية

العنوان باللغة الانكليزية:Study and Improve the Quality of Modular Multilevel Converters Output Signal When Used in Solar Energy Applications

القسم:الطاقة الكهربائية

العام:2020

الملخص: الموضوع الرئيسي لهذه الرسالة هو دراسة استخدام المبدلات الوحدوية متعددة المستويات كواجهة لربط المصفوفات الكهروشمسية مع الشبكات العامة وذلك من خلال إنشاء نموذج للمصفوفة الشمسية ونموذج للمبدل الوحدوي متعدد المستويات في بيئة Matlab/Simulink وذلك بهدف دراسة عمل المبدل.

شهد العالم في السنوات القليلة الماضية توجهاً نحو الطاقات المتجددة وبالأخص الطاقة الشمسية وذلك لملاحقة الطلب المتزايد بشكل كبير للطاقة والحصول على طاقة نظيفة وذات موثوقية بنسبة 100% في المستقبل لتعويض الطاقة المتولدة عن الوقود الأحفوري والطاقة النووية وتخفيض أثرها على الاحتباس الحراري. تعتبر المبدلات الوحدوية متعددة المستويات أحدث أنواع المبدلات في السنوات الأخيرة ولها خواص تجعلها متفوقة على باقي أنواع المبدلات. حيث تعد البنية المؤلفة من وحدات منفصلة كما تشير تسميتها أفضل هذه الميزات، حيث تسمح هذه البنية بتحمل الأعطال والحصول على موجات خرج عالية الجودة وتخفيض التشوه التوافقي. كما أن هذه المبدلات قادرة على العمل بدون محولات حيث من الممكن وصلها مع الشبكة من خلال مرشحات ردية صغيرة.

قمنا في هذه الدراسة بإنشاء نموذج لمصفوفة كهروشمسية موصولة مع الشبكة من خلال مبدل وحدوي متعدد المستويات في بيئة Matlab/Simulink. قمنا أولاً باختيار التقنية الأفضل لقيادة القواطع الإلكترونية. حيث قمنا بالمقارنة بين التقنيتين الأكثر استخداماً وهما: تقنية التعديل العرضاني للنبضة ذات الترتيب الطوري PD-PWM وهي إحدى أشكال تقنية التعديل العرضاني للنبضة ذو الانزياح المطالي LS-PWM وتقنية التعديل العرضاني للنبضة ذو الانزياح الطوري PS-PWM. استندنا في عملية الاختيار على مقارنة أداء المبدل وموجات الخرج الناتجة عند استخدام كل تقنية. بعد ذلك قمنا بدراسة تأثير زيادة عدد المستويات من خلال نموذج لمبدل بسبع وحدات في الذراع وآخر ذي عشر وحدات في الذراع كما درسنا تأثير زيادة ذاتية ملف الذراع على موجات التيار والجهد للمبدل. بعد ذلك قمنا بنمذجة مصفوفة شمسية مع المقطّع الرافع للجهد ومن ثم بسبب الطبيعة المتقلبة للطاقة المنتجة من الخلايا الشمسية تحت الظروف المختلفة للإشعاع الشمسي ودرجات الحرارة قمنا بتطبيق خوارزمية(Perturb & Observe) لملاحقة نقطة الاستطاعة الأعظمية. أخيراً قمنا بتطبيق حلقة تحكمية استناداً لطريقة التحكم الموجه عن طريق الجهد Voltage-Oriented Control وذلك لمزامنة وتحسين جهد الطرف المتناوب للمبدل الوحدوي مع شبكة جهد منخفض 380V/50Hz والحصول على عامل استطاعة يساوي 1.

تحميل البحث: