Σύγκριση Αλγορίθμων Mppt Για Φβ Συστήματα Σε Συνθήκες Μερικής Σκίασης

Abstract

Η παρούσα διπλωματική πραγματεύεται το ζήτημα του ελέγχου φωτοβολταϊκών (ΦΒ) συστημάτων σε συνθήκες μερικής σκίασης, με τη χρήση αλγορίθμων MPPT (Maximum Power Point Tracking). Πραγματοποιείται βιβλιογραφική ανασκόπηση των μεθόδων οι οποίες έχουν δημιουργηθεί έως σήμερα, ενώ στη συνέχεια επιλέγονται, προσομοιώνονται και συγκρίνονται έξι από αυτές, σε τρία πρότυπα σενάρια σκίασης. Είναι η πρώτη εργασία στη βιβλιογραφία που παρουσιάζει μεθοδευμένη και τεκμηριωμένη σύγκριση αλγορίθμων MPPT σε συνθήκες σκίασης σε βάση προσομοιώσεων. Αρχικά, παρουσιάζεται πλήρης βιβλιογραφική ανασκόπηση των αλγορίθμων MPPT. Ο διαχωρισμός των μεθόδων έγινε σε βάση η οποία περιλαμβάνει δύο βασικές κατηγορίες: τους ντετερμινιστικούς και τους ευριστικούς αλγόριθμους, και υποκατηγορίες μικρότερης κλίμακας. Η συγκεκριμένη κατηγοριοποίηση διευκολύνει τη μελέτη των αλγορίθμων, ενώ αναδεικνύονται τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του καθενός. Επιπρόσθετα, παρουσιάζεται και αναλύεται το μοντέλο λειτουργίας των τριών σταδίων, το οποίο ακολουθείται από την πλειοψηφία των μεθόδων. Στη συνέχεια, αναλύονται τα κριτήρια επιλογής των αλγορίθμων MPPT προς σύγκριση, ενώ γίνεται ενδελεχής μελέτη όλων των επιμέρους χαρακτηριστικών τους. Για το λόγο αυτό δίνονται λεπτομερή διαγράμματα ροής για την κάθε μέθοδο, τα οποία συνοδεύονται από επεξηγηματικά γραφήματα για ένα επιτυχημένο και ένα αποτυχημένο σενάριο λειτουργίας τους. Έτσι, καλύπτεται πλήρως το κομμάτι της κατανόησης της δομής τους, ώστε να συγκριθούν με επιτυχία στη συνέχεια. Επιπλέον, οι επιλεγμένοι αλγόριθμοι MPPT δοκιμάζονται σε τρία πρότυπα και ρεαλιστικά σενάρια σκίασης. Τα συγκεκριμένα σενάρια παρουσιάζονται λεπτομερώς ξεχωριστά, ενώ αμέσως μετά δίνονται, για το καθένα, τα αποτελέσματα που έχουν προκύψει από την εφαρμογή του κάθε αλγορίθμου σε αυτά. Εξετάζονται χαρακτηριστικά όπως η απόδοση MPPT, η ταχύτητα σύγκλισης και η μέγιστη διακύμανση ισχύος των αλγορίθμων στο κάθε σενάριο. Παρουσιάζονται συγκεντρωτικά συγκριτικά γραφήματα για όλους τους αλγορίθμους MPPT και εξάγονται πολύ ενδιαφέροντα συμπεράσματα για την αποδοτικότητα των μεθόδων σε συνάρτηση με τις συνθήκες σκίασης. Τέλος, γίνεται μια σύνοψη των συμπερασμάτων που έχουν προκύψει για τον κάθε αλγόριθμο ξεχωριστά, γενικεύοντας σε ορισμένα σημεία, ανάλογα με τα αντικειμενικά χαρακτηριστικά μερικών. Προτείνεται η βέλτιστη λύση ελέγχου ενός υπό-μελέτη ΦΒ συστήματος με βάση τα χαρακτηριστικά του χώρου εγκατάστασης και τις απαιτήσεις του δικτύου, ενώ προτείνονται θέματα για περαιτέρω μελέτη του ερευνητικού αντικειμένου.