طراحی و پیاده سازی یک مبدل dc-dc سوئیچینگ نرم بهره ولتاژ بالای سه درگاهه برای کاربردهای انرژی خورشیدی

در چند دهه اخیر، به دلایل مختلفی از جمله بحران انرژی و مشکلات زیست­محیطی، منابع انرژی تجدید­پذیر بسیار مورد توجه قرار گرفته­اند. سیستم­های خورشیدی یا فتوولتاییک به عنوان یکی از پرکاربرد­ترین منابع انرژی تجدید­پذیر، دارای ولتاژ خروجی پایینی هستند. به همین دلیل اخیرا تحقیقات بر روی مبدل­های dc-dc بهره ولتاژ بالا در تولید برق خورشیدی افزایش یافته است. در این مقاله یک مبدل بهره­ ولتاژ بالای غیر­ایزوله با سه درگاه ورودی-خروجی پیشنهاد شده که دو مسیر جداگانه برای شارش توان از هر منبع ورودی به بار خروجی را فراهم می­کند. به منظور کاهش تعداد اجزاء مبدل، برخی از اجزاء نقش­های چند­گانه بازی می­کنند. بنابراین وسیله ذخیره­ساز انرژی (باتری) توسط همان اجزای مدار انتقال توان، شارژ می­شود. در این مبدل، تکنیک سلف کوپل شده برای افزایش بهره ولتاژ مورد استفاده قرار می­گیرد و برای کاهش اثر سلف نشتی و فراهم شدن شرایط سوئیچینگ نرم، دو مدار کلمپ اکتیو به­کار گرفته می­شود. از آنجا که ولتاژ روی سوئیچ­ها محدود شده است، سوئیچ­ها با استرس ولتاژ کم و نتیجتا تلفات هدایت پایین کار می‎کنند. با اضافه کردن یک سلف در ورودی مبدل، ریپل جریان ورودی کاهش پیدا می‎کند که در عملکرد و طول عمر سلول­های خورشیدی تاثیر چشم­گیری دارد. حالت­های مختلف عملکرد مبدل مورد بررسی قرار گرفته و ملاحظات طراحی ارائه شده است. یک مبدل نمونه برای تامین بار ۱۳۰ وات ۳۳۰ ولت با فرکانس سوئیچینگ ۵۰ کیلوهرتز، در نرم‎افزار ارکد شبیه­سازی و سپس نمونه­ آزمایشگاهی پیاده­سازی شده و تحلیل تئوری با نتایج آزمایشگاهی مورد تایید قرار گرفته است.

Keywords:

بهره ولتاژ بالا , سلول فتوولتاییک , سوئیچینگ نرم , مبدل