بررسی جامع الگوریتم ردیابی نقطه ی توان ماکزیمم برای سیستم های فتو ولتائیک

چکیده

در دهه های اخیر، انرژی فتو ولتائیک پیشرفت قابل توجهی را نسبت به نشست های مداوم افزایش تقاضای جهانی انرژی ایجاد کرده است. علاوه بر ان، موضوع تهی شدن سوخت های فسیلی مرسوم همچنین الودگی های جوی هردوی آن ها به رشد تکنولوژی PV کمک می کنند. هر چند گسترش و اجرا ی سیستم های PV نیازمند یک رقابت بزرگ است از آن جایی که قیمت مصالح PV هنوز زیاد است. تبدیل ماژول های PVکم بازده یکی دیگر از عواملی است که باعث محدودیت استفاده ی گسترده از سیستم PV می شود، بنابراین یک مبدل قدرت با قابلیت ردیابی نقطه ی توان ماکزیمم یکپارچه با سیستم های PV برای پیشبرد فن آوری ضروری است. این مقاله یک بررسی جامع از از تکنیک های ردیابی نقطه ی توان ماکزیمم موجود، هم در تابش یکنواخت و هم در شرایط سایه ی جزئی فراهم آورده است. به منظور درک بهتر مفاهیم ردیابی نقطه ی توان ماکزیمم، انواع مختلفی از مدل های معادل سلول PV نیز توضیح داده شده است. تکنیک های ردیابی نقطه ی توان ماکزیمم معمولی توانایی خود درردیابی نقطه ی توان ماکزیمم را تحت تابش خورشیدی یکنواخت را، ثابت کرده اند. اگر چه تحت تغییرات جوی سریع و موقعیت های سا یه ی جزئی، تکنیک های معمول از ردیابی نقطه ی درست توان ماکزیمم در مانده اند. به همین دلیل، متد های تصادفی و هوش مصنوعی با قابلیت جستجوی نقطه ی توان ماکزیمم درست تحت نقطه های چند گانه با سرعت همگرایی خوب توسعه یافته اند. هردو تکنیک ردیابی نقطه توان ماکزیمم تصادفی و معمولی با توجه به قابلیت ردیابی نقطه ی توان ماکزیمم صحیح، پیچیدگی طراحی، در نظر گرفتن هزینه، حساسیت به تغییرات زیست محیطی و سرعت همگرایی تجزیه و تحلیل می شوند. نسبتا، الگوریتم های تصادفی و هوش مصنوعی نشان دهنده ی عملکرد ردیابی عالی هستند. تحقیق بر روی تکنیک های ردیابی نقطه ی توان ماکزیمم به سوی دست یابی به بهترین عملکرد از لحاظ اجرای آسان، هزینه های کم سیستم و بهروری ردیابی بهتر در حال انجام است .

Abstract

In recent decades, Photovoltaic (PV) energy has made significant progress towards meeting the continuously increasing world energy demand. Besides that, the issue of conventional fossil fuels depletion as well as environmental pollution both contribute to the growth of PV technology. However, the deployment and implementation of photovoltaic systems remain as a great challenge, since the PV material cost is still very high. The low PV module conversion efficiency is another factor that restricts the wide usage of PV systems, therefore a power converter embedded with the capability of maximum power point tracking (MPPT) integrated with PV systems is essential to further the technology. This paper provides a comprehensive review of the available MPPT techniques, both the uniform insolation and partial shaded conditions. In order to appreciate the knowledge of MPPT concepts, several types of PV cell equivalent models are explained too. Conventional MPPT techniques have proven the ability to track the maximum power point (MPP) under uniform solar irradiance. However, under rapidly changing environments and partially shaded conditions, conventional techniques have failed to track the true MPP. For this reason, stochastic based methods and artificial intelligence have been developed with the ability to seek the true MPP under multiple peaks with good convergence speed. This paper analyses and compares both conventional and stochastic MPPT techniques based on the true MPP tracking capability, design complexity, cost consideration, sensitivity to environmental change and convergence speed. Comparatively, the stochastic algorithms and artificial intelligence show excellent tracking performance. The research on MPPT techniques is ongoing towards achieving a better performance in terms of the ease of implementation, low system cost and better tracking efficiency.