بررسی انواع مبدل سیستم روشنایی خورشیدی

در اینجا انواع مبدل سیستم روشنایی خورشیدی را بررسی میکنیم.

مبدل بوست مرسوم

ولتاژ خروجی آرایه های PV با ساختار اتصال سری – موازی نسبتاً پایین است، بنابراین
به مبدل های DC به DC افزاینده با بهره و راندمان بالا نیاز است تا ولتاژ پایین
آرایههای PV را به ولتاژ بالایی همچون 380 ولت برای مبدل های تمام پل یا 760 ولت
برای مبدل های نیم پل در سیستم های شبکه220 ولت تبدیل کند.مبدلهای بوست
مرسوم، به دلیل ساختار مداری ساده به طور وسیعی در کاربردهای ان رژیهای
تجدیدپذیر بکار گرفته میشوند. در شکل1 -4 یک مبدل بوست تک فاز و تک سوئیچ به
همراه شکل موج آن نشان داده شده است .

در تئوری، بهره ولتاژ مبدل بوست هر چه زمان خاموشی سوئیچ کوتاه شود، افزایش
مییابد و هنگامی که دوره کار نزدیک به یک میشود، بینهایت میگردد. ریپل جریان
تجهیزات سوئیچ برای مبدلهای با بهره بالا، زیاد است که این امر موجب افزایش تلفات

انتقال در تجهیزات قدرت میگردد. علاوه بر این، مقدار ولتاژ سوئیچ و دیود، برابر ولتاژ
خروجی است که این موضوع در کاربردهایی با ولتاژ خروجی بالا باعث افزایش
هزینههای سوئیچ میگردد. تلفات بازیابی معکوس دیود خروجی به علت عملکرد در
سوئیچنگ سخت، قابل توجه است. همچنین سطح ولتاژ تولید شده توسط مبدل تک فاز
و تک سوئیچ پایین است .

مبدل بوست با ساختار Interleaved

ساختار Interleaved ( استفاده از دو سلف در مدار و کلیدزنی با اختلاف فاز 180 درجه)
یک راه حل مؤثر جهت افزایش سطح ولتاژ خروجی است که میتواند ریپل جریان را به
حداقل برساند، اندازه اجزای پسیو را کاهش دهد، پاسخ گذرای سیستم را بهبود بخشد
و توزیع حرارتی را محقق کند [ . 12]اما در این سیستم، تجهیزات قدرت هنوز در
سوئیچینگ سخت کار میکنند، راندمان محدود است و مسئله بازیابی معکوس دیود
خروجی، در کاربردهای ولتاژ بالا، جدی است. شکل2 -4یک مبدل بوست interleaved
ساده را نشان می دهد .

مبدلهای بوست سه سطحی

میتوانند در مقایسه با مبدلهای دو سطحی بهره ولتاژ 22 مبدلهای بوست سه سطحی
را دو برابر و استرس ولتاژ را نصف کنند. این مبدلها بیشتر برای کاربردهایی با ولتاژ
ورودی پایین و ولتاژ خروجی بالا مناسب هستند.یک مبدل بوست سه سطحی در شکل4-
3 نشان داده شده است .

مبدل بوست کسکد

در مبدلهای کسکد، بهره ولتاژ میتواند بینهایت شود و ریپل جریان پایین بیاید تا
الزامات عملکرد بالا ایجاد گردد. شکل4-4 یک مبدل بوست کسکد را نشان میدهد .
[19 ] استرس ولتاژ در مرحله اول پایین است، در نتیجه این مبدل میتواند با فرکانس
سوئیچ بالایی کار کند تا تراکم ولتاژ را بهبود بخشد. در مرحله دوم مدار با فرکانس
پایینی کار میکند تا تلفات سوئیچینگ را کاهش دهد. به هرحال، مبدل کسکد به دو
تنظیم جهت سوئیچ تجهیزات قدرت نیاز دارد، هستههای مغناطیسی و مدارات کنترلی
در آن پیچیده و گران هستند. پایداری سیستم کسکد موضوع مهم دیگری است که باید
مدارات کنترلی در آن به دقت طراحی شوند. مسئله بازیابی معکوس دیود خروجی در
مرحله دوم شدید است زیرا باید سطح ولتاژ بالایی را در کاربردهای ولتاژ بالا تحمل کند .

مبدل افزایش دهنده ولتاژ باسلف تزویج شده

یک سلف تزویج شده میتواند به عنوان یک ترانسفورمر استفاده شود تا بهره ولتاژ را در
مبدلهای dc به dc افزایش دهد [ . 22]شکل5 -4 یک مبدل dc به dc افزایش دهنده با
سلف تزویج شده را نشان میدهد

سیم پیچ ثانویه از سلفهای تزویج شده به عنوان منبع ولتاژ عمل میکند که به صورت
سری با شاخه منبع میباشد.بهره ولتاژ با طراحی مناسب سرعت روشن شدن سوئیچها،
افزایش مییابد و انرژی نشتی نیز جذب می گردد .

مبدل افزایش دهنده ولتاژ باسلف تزویج شده و خازن سوئیچ شونده

ایده خازن سوئیچ شونده و سلف تزویج شده را میتوان با هم ترکیب کرد تا به
مبدلهای dc به dc افزاینده با راندمان بالا دست یافت. شکل6 -4 مثالی از این مبدل را
نشان میدهد .

میتوان با این مبدل به رنج وسیعی از ولتاژ تبدیل شده دست یافت. مسئله بازیابی
معکوس دیود خروجی بوسیله اندوکتانس نشتی سلف تزویج شده، آرام میشود. محقق
شدن ZCS در روشن شدن سوئیچها تلفات سوئیچینگ را کاهش میدهد. انرژی نشتی
بازیافت میشود و حلقه ولتاژ ایجاد شده روی ماسفت بوسیله دیود DC1 و خازن CC1
متوقف میشود. انرژی ذخیره شده در خازن CC1توسط مدار رزنانسی که توسط سلف
Lrو خازن CC2شکل گرفته، به بار منتقل میشود .
یک مبدل افزایش دهنده دیگر با سلف تزویج شده و خازن سوئیچ شونده در شکل7 -4
نشان داده شده است .

بهره ولتاژ این مبدل بوسیله سلف تزویج شده و خازن سوئیچ شونده افزایش مییابد.
انرژی نشتی حذف میشود و حلقه ولتاژ روی ماسفت بوسیله مدار کلمپ با تلفات پسیو
کم جذب میشود. تلفات انتقال به دلیل استرس ولتاژ پایین کاهش مییابد. مشکل
بازیابی معکوس دیود خروجی بوسیله اندوکتانس نشتی سلف تزویج شده، آرام
میشود. مبدل ساده شده و کنترل آن ساده میگردد .