بررسی آلودگی هارمونیکی ولتاژ شبکه های توزیع متصل به سیستم های خورشیدی یک کیلوواتی خانگی (On-Grid)

در سال های اخیر در اثر مشوق های ارائه شده از طرف شرکت توانیر و خرید تضمینی انرژی های تجدیدپذیر، استفاده از سیستم های خورشیدی تک فاز و سه فاز متصل به شبکه توزیع (On-Grid) جهت افزایش پایداری شبکه، کاهش تلفات، بهبود پروفیل ولتاژ افزایش یافته است. علیرغم مزایای اینگونه منابع، اثرات منفی منابع تولید پراکنده تجدیدپذیر بر کیفیت توان و اعوجاج هارمونیکی شکل موج ولتاژ و جریان شبکه بر کسی پوشیده نیست. رشد فزاینده استفاده از منابع تولید پراکنده تجدیدپذیر خطر بالقوه ای برای کاهش کیفیت توان شبکه است، زیرا در ساختار اکثر منابع تولید پراکنده از ادوات الکترونیک قدرت بهره گرفته شده است. رفتار غیرخطی ادوات الکترونیک قدرت و کلیدزنی آنها عامل اصلی تولید آلودگی هارمونیکی و میان هارمونیکی می شود. علاوه براین فرکانس نقطه اتصال منابع تولید پراکنده تجدیدپذیر به شبکه (PCC) نیز از میزان اصلی فرکانس انحراف پیدا می کند. بنابراین لازم است تحقیقات گسترده ای در خصوص کیفیت توان بخصوص انتشار هارمونیکی تک تک منابع تولید پراکنده انجام شود. بنابراین در این مقاله سعی شده است اثرات هارمونیکی سیستم های خورشیدی تکفاز خانگی که اصطلاحا به سامانه یک کیلوواتی خانگی مشهور هستند بررسی گردد. در ابتدا مقاله، محدودیت های آلودگی هارمونیکی ولتاژ شبکه و سیستم های خورشیدی در محدوده (۰-۲KHz) از دیدگاه استانداردهای ICE۶۱۰۰۰-۳-۲، IEEE۵۱۹، ICE۶۱۷۲۷، IEEE۱۵۷۴ بررسی خواهد شد. سپس یک مدل براساس معادلات ریاضی حاکم بر مدار سلول خورشیدی و در نظر گرفتن اثرات تابش خورشید و تغییرات دما بر جریان خروجی سلول ارائه شده است. در انتهای مقاله میزان آلودگی هارمونیکی ولتاژ شبکه ناشی از استفاده دو نوع مختلف سیستم خورشیدی متعارف خانگی بررسی خواهد شد. علاوه براین، طیف سنجی هارمونیکی ولتاژ شبکه در محدوده (۰-۲KHZ) ناشی از مبدل های دو سطحی و سه سطحی (NPC) بکار رفته در سیستم خورشیدی با استفاده از روش الگوریتم غیرپارامتریک (Welch’s) تجزیه و تحلیل خواهد گردد. نتایج طیف سنجی بدست آمده از شبیه سازی فوق با روش های دیگر مانند الگوریتم تبدیل فوریه سریع (FFT) و الگوریتم Multitaper نیز مورد مقایسه قرار داده خواهد شد. شبیه سازی در محیط نرم افزار Matlab/Simulink و به صورت Real-time انجام شده است. نتایج نشان می دهد علیرغم تولید طیف عظیمی از هارمونیک ها در محدوده (۰-۲KHz) توسط مبدل سیستم خورشیدی، میزان اعوجاج هارمونیکی ولتاژ شبکه در هر دو نوع سیستم خورشیدی در محدوده تعیین استانداردهای بین المللی قرار دارد. همچنین طیف سنجی با استفاده از الگوریتم غیرپارامتریک (Welch’s) می تواند در محیط هایی با انحراف فرکانس از مولفه اصلی فرکانس شبکه نتایج بهتری نسبت به رو ش های دیگر داشته باشد

کلیدواژه ها:

کیفیت توان ، آلودگی هارمونیکی ، سیستم خورشیدی خانگی ، الگوریتم (Multitaper) ، الگوریتم Welch’s ،