Βελτιστοποίηση σχεδιασμού φωτοβολταϊκών μετατροπέων DC/AC

Abstract

Τα τελευταία χρόνια το ποσοστό της ενέργειας που παράγεται από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας αυξάνεται σημαντικά. Τα φωτοβολταϊκά συστήματα είναι αυτά με την πιο δυναμική και αξιόπιστη συμβολή στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Οι αντιστροφείς DC/AC χωρίς μετασχηματιστή αποτελούν το κύριο στοιχείο ενός φωτοβολταϊκού συστήματος στην ταχέως αναπτυσσόμενη αγορά των διασυνδεδεμένων φωτοβολταϊκών συστημάτων. Οι αντιστροφείς αυτοί μπορούν να σχεδιαστούν χρησιμοποιώντας διάφορες εναλλακτικές λύσεις που είναι διαθέσιμες, όπως είναι η τοπολογία του αντιστροφέα, η τεχνολογία κατασκευής των ημιαγωγών ισχύος και η δομή του φίλτρου εξόδου. Επίσης, οι ημιαγωγοί που βασίζονται στο καρβίδιο του πυριτίου (SiC) έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούνται τα τελευταία χρόνια σε φωτοβολταϊκές εφαρμογές, έναντι των ημιαγωγών που βασίζονται στο πυρίτιο (Si), λόγω της ικανότητας τους να λειτουργούν αξιόπιστα σε υψηλά επίπεδα θερμοκρασίας και συχνοτήτων μεταγωγής, παρέχοντας ταυτόχρονα υψηλή απόδοση.

Σε αυτή την μεταπτυχιακή εργασία, παρουσιάζεται μια νέα τεχνική σχεδιασμού με χρήση γενετικού αλγορίθμου για τη βελτιστοποίηση της συχνότητας μεταγωγής και της δομής του φίλτρου εξόδου (είτε LCL ή LLCL) σε διάφορους εμπορικούς φωτοβολταϊκούς αντιστροφείς, όπως οι Η5, Η6, NPC, ANPC και Conergy-NPC χωρίς την χρήση μετασχηματιστή και οι οποίοι ως υλικό κατασκευής των ημιαγωγών έχουν είτε το SiC, είτε το Si. Τα αποτελέσματα του σχεδιασμού αποδεικνύουν ότι οι βελτιστοποιημένοι φωτοβολταϊκοί αντιστροφείς που βασίζονται στην τεχνολογία SiC είναι πιο αποτελεσματικοί από την άποψη της παραγωγής ενέργειας από αυτούς που βασίζονται στο Si. Έτσι, η προτεινόμενη μεθοδολογία επιτρέπει τη βέλτιστη σχεδίαση για τη μεγιστοποίηση του οικονομικού οφέλους που προκύπτει κατά τη διάρκεια ζωής του εγκατεστημένου φωτοβολταϊκού συστήματος. Τέλος, για την εκτέλεση του αλγορίθμου χρησιμοποιήθηκε ο υπολογιστής πλέγματος του Πολυτεχνείου Κρήτης.