پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
دانلود رابط الکترونیک قدرت با کنترل کننده DSP، برای تولید توزیع شده ی مبنی بر پیل سوختی
چکیده__ تولید کنندگان خصوصی توان، برسعت در حال افزایش هستند تا افزایش تقاضای بار را در بخش های خانگی، تجاری، و صنعتی پاسخگو باشند. در اینجا، سیستم های تولید توزیع شده (DGها)، نقش مهمی را در تولید سوخ تهای فسیلی بازی می کنند. در میان تکنولوژی های مختلف تولید توزیع شده مانند پیل سوختی، توان بادی، و خورشیدی، تولید توزیع شده ی مبنی بر پیل سوختی _به دلیل بازده بالای آن، پاک بودن، مدولار بودن، و فواید اقتصادی آن_ در حال مشهورتر شدن می باشد. بنابراین، توسعه یک رابط الکترونیک قدرت مناسب و طرح های کنترلی، نقش حیاتی در تنظیم ولتاژ پیل سوختی ، هم تحت شرایط پایدار و هم تحت شرایط گذرا، ایفا می کند. ازینرو این مقاله یک رابط الکترونیک قدرت تک-مرحله ای DSP-کنترل شده را برای تولید مبنی بر پیل سوختی _که برای کاربردهای مسکونی/متصل به شبکه می باشد، ارایه می دهد. طرح ارایه شده، سیگنال های کنترلی مدولاسیون پهنای پالس (PWM) را با استفاده از کنترل کننده TMS320F2812 DSP که با مدل MATLAB/Simulink مرتبط می شود، تولید می کند. یک مدل جامع مبنی بر شبیه سازی از طرح ارایه شده، استنتاج شده و مورد بحث قرار می گیرد. نتایج آزمایش به ازای بارهای متغیر و شرایط گذرا، ارایه می شوند.
اصطلاحات مربوطه__ استادیو سازنده کد، DSP، پیل سوختی قشای الکترولیت پلیمری (PEM)، کیفیت توان، اینورتر مدولاسیون پهنای پالس (PW).
1. مقدمه
در سال های اخیر، بحث افزایش تقاضای انرژی، افزایش آگاهی مردم برای حفاظت از محیط زیست و طبیعت باقی مانده سوخت های فسیلی، منجر به تحقیقات بیشتر برای تمرکز بر روی منابع انرژی تجدیدپذیر شده است. بسیاری از بخش های خصوصی، پول هنگفتی برای تامین بارهای خود _تحت شدت قطع برق_ و برای تغذیه بارهای پیک خود بصورت محلی با استفاده از ژنراتورهای دیزلی مرسوم، سرمایه گذاری می کنند. این منابع توان مرسوم، به سبب عملکرد کم بازده و نامرتب خود، در حال محدود شدن هستند. بهمین ترتیب، بخش های خصوصی و بخش های مربوط به برق، اکنون در حال تمرکز بر روی تولید توزیع شده (DG) مبنی بر منابع انرژی تجدیدپذیر _با فواید مربوط به بازده بیشتر، کیفیت توان بهبود یافته، قابلیت اطمینان، و طبیعت سازگاری با محیط زیست آنها_ برای کاربردهای تکی یا متصل به شبکه، می باشند.
شکل 1 طرز قرار گیری منابع تجدید پذیر با توان پاک مختلف را در مکان های مختلف یک سیستم شعاعی، نشان می دهد. توان نامی DGها (تولید توزیع شده) بین چند کیلووات تا حداکثر 100 مگاوات _بسته به کاربردهای مختلف_ متفاوت می باشد. اگرچه، یکی از مشکلات امنیتی اصلی در تولید توزیع شده، ایزولاسیون غیرعمدی می باشد که باید به دقت کنترل شود [2]- [4].
شکل 1. نمایش تولید توان مبنی بر DG.
تکامل تولید پراکنده را و ریزشبکه را می توان با دو قطع برق بزرگ، برسمیت شناخت: 1) قطعی سال 1999 در برزیل شرقی و آمریکا رخ داد، که در آن 45 ملیون نفر از شبکه جدا شدن، و 2) در شمال شرقی و میانه غربی آمریکا، و اونتاریو، و کانادا، در سال 2003. این خاموشی ها هم مقامات دولتی و هم محققین را بر آن داشت که به دنبال یک راه حل جایگزین برای تامین برق اظطراری به مصرف کنندگان، باشند.
بطور کلی، ریزشبکه بصورت دسته ای از بارهای با منابع انرژی نسبتا کوچک تعریف می شود که به عنوان یک شبکه کوچک قابل کنترل، برای تامین تقاضای توان مصرف کننده عمل می کند. یکی از چالش های فنی ریزشبکه، مسایل حفاظتی است. این بخش باید در حین خطا، بصورت ایمن از شبکه مرکزی ایزوله شود. به علاوه، ریزشبکه نیازمند ظرفیت توان بالا، انعطاف پذیری در کنترل، و کیفیت بهتر منبع می باشد، تا تقاضاهای محلی را در حین عملکرد جدا شده از شبکه و عملکرد متصل به شبکه سودده، تامین کند. همچنین نیازمند کنترل کننده های با عملکرد خوب برای عملکرد مناسب سیستم، در حالت های متصل به شبکه و ایزوله شده از شبکه، می باشد. بسیاری از تولیدات توزیع شده تجدیدپذیر، دارای توان خروجی متناوب بوده و با استفاده از مبدل های توان، تبدیل می شوند. بنابراین، خروجی دارای نوسان ممکن است موجب ولتاژهای شدید در برخی شین ها، اضافه بار در برخی خطوط، و مسایل مربوط به کیفیت توان شود. به منظور اجتناب پیچیدگی در کنترل، کمترین ارتباطات میان تولیدات و بارها، مورد نیاز می باشد. این را می توان با اندازه گیری پارامترهای مورد نیاز از شبکه محلی یا از خروجی واحدهای تبدیل کننده، بدست آورد. تقسیم توان حقیقی و راکتیو را می توان با کنترل متغیرهای مستقلی مانند فرکانس و دامنه مولفه اصلی ولتاژ، بدست آورد. روش های کنترلی مختلفی که توسط پژوهشگران گوناگون ارایه شده است، در [9]- [11] مورد بحث قرار گرفته است تا پایداری کل را در حین تقسیم بار با یک سیستم ریزشبکه خودکار، بهبود بخشد. یک ریزشبکه dc نوع تک-قطبی فشار ظعیف در [12] بحث شده است. نوشته موجود، بر روی توجه دقیق در طراحی، عملکرد، امنیت، و جنبه های کنترلی تولید توزیع شده _پیش از عملی شدن آن_ تاکید دارد.
در میان تکنولوژی های مختلف DG، برای نمونه توان بادی، فوتوولتاییک، میکرو توربین ها وپیل های سوختی، تولید توزیع شده مبنی بر پیل سوختی، به عنوان یک از امیدوار کننده ترین تکنولوژی ها می باشد؛ زیرا دارای بازده عملکرد بالا (40% تا 60%)، پاک بودن، مدولار بودن، قابل اطمینان بودن، و ظرفیت بالقوه آن در تامین همزمان گرما و برق برای عملکرد تولید ترکیب شده، با بازده ای به اندازه 80%، می باشد. همچنین از تکنولوژی های تولید توان بادی و نوری برای تامین تقاضاهای توان پیک، استفاده می شود. این تکنولوژی ها دارای عیب واضحی می باشند، آنها تنها زمانی توان تحویل می دهند که باد بوزد/خورشید بدرخشد، ازینرو، نمی توان از آنها به عنوان منبع توان اصلی در عملکرد متصل به شبکه، استفاده کرد. با وجودی که تولید توان بدی یک منبع تولید توان پاک است، نیازمند زمین های بزرگی که باد در آنها بصورت آزاد جریان داشته باشد بوده، و بطور چشمگیری در ایجاد آلودگی صوتی موثر می باشد. به دلیل اندازه بزرگ آنها، توربین های بادی به زمان زیادی برای نصب نیاز دارند، ولی ظرفیت (قدرت) کمی به شبکه اضافه می کنند. تولید ولتاژ نوری از دیگر سو، در مواردی که در کاربردهای کوچک استفاده می شود، به منابع ذخیره کننده انرژی نیاز داشته و زمانی که در کاربردهای بزرگتر مورد استفاده قرار می گیرد، نیازمند سرمایه گذاری و فضای بزرگ می باشد؛ زیرا ماژول های PV (فوتوولتاییک) کم بازده تر هستند. در مقابل، تولید توان بر مبنای پیل سوختی، منبع توان پیوسته اضطراری را مادامی که سوخت آن تامین شود، به مصرف کننده تحویل می دهد. ازینرو، رابط شبکه پیل سوختی، یکی از زمینه های احتمالی تحقیقات امیدوار کننده در محیط ریزشبکه، در نظر گرفته شده است.
IEEE TRANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS, VOL. 26, NO. 12, DECEMBER 2011 3853
DSP-Controlled Power Electronic Interface
for Fuel-Cell-Based Distributed Generation
Annamalai Kirubakaran, Member, IEEE, Shailendra Jain, Member, IEEE, and Rajesh Kumar Nema
Abstract—The private power producers are increasing rapidly
to meet rising load demand in domestic, commercial, and industrial
sectors. In this scenario, the distributed generation systems (DGs)
play an important role over fossil fuel generation. Among different
distributed generation technologies such as fuel cell, wind power,
and solar; the fuel-cell-based distributed generation is becoming
more popular due to its high efficiency, cleanliness, modularity,
and cost effectiveness. The development of a suitable power electronic interface and control schemes, therefore, play vital role in
regulating fuel-cell voltage, both under steady and transient conditions. This paper, therefore, presents a DSP-controlled single stage
power electronic interface for fuel-cell-based generation intended
for residential/grid connected applications. The presented scheme
generates pulse width modulation (PWM) control signals using
TMS320F2812 DSP controller interfaced with MATLAB/Simulink
model. A comprehensive simulink based model of the scheme is
evolved and discussed. The experimental results are presented for
varying loads and transient conditions.
Index Terms—Code composer studio, DSP, polymer electrolyte
membrane (PEM) fuel cell, power quality, pulse width modulation
(PWM) inverter.
این فایل ورد (word) ترجمه در 39 صفحه و فایل اصلی لاتین pdf مقاله در 12 صفحه به خدمتتون ارائه میشود.