یک راهبرد کنترل حالت لغزشی مرتبه سوم برای بهبود ردیابی نقطه ی حداکثر توان در سیستم های فتوولتائیک

در این مقاله یک راهبرد کنترل حالت لغزشی مرتبه سوم (TOSMC) برای ردیابی نقطه ی حداکثر توان (MPPT) در سیستم های فتوولتائیک (PV) تحت شرایط متغیر تابش و دما ارائه می شود. کنترل حالت لغزشی کلاسیک (SMC) پاسخ دینامیکی سریع و مقاوم برای MPPT فراهم می کند اما قانون سوئیچینگ ناپیوسته ی آن منجر به نوسانات پرفرکانس معروف به پدیده ی چترینگ می شود که تلفات توان را افزایش داده و دقت حالت پایدار را کاهش می دهد. در راهبرد پیشنهادی قانون ناپیوسته ی تک جزئی SMC کلاسیک با یک سیگنال کنترلی TOSMC متشکل از سه جزء مکمل جایگزین می شود که سه بهره ی تنظیمی مستقل فراهم کرده و فرمان سیکل وظیفه ی اعمال شده به مبدل بوست DC-DC را به طور قابل توجهی هموارتر می کند. آرایه ی فتوولتائیک، مبدل و کنترل کننده ی TOSMC پیشنهادی در محیط متلب سیمولینک مدل سازی و شبیه سازی شده اند و پایداری حلقه بسته ی قانون پیشنهادی با استفاده از یک استدلال مبتنی بر تابع لیاپانوف به صورت تحلیلی اثبات شده است. نتایج شبیه سازی تحت تغییرات شدت تابش خورشیدی بین ۶۰۰ تا ۱۰۰۰ وات بر متر مربع در دمای ثابت ۲۵ درجه سلسیوس نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی نقطه ی حداکثر توان را با خطای حالت پایدار به مراتب کمتر و ریپل ولتاژ، جریان و سیکل وظیفه ی پایین تری نسبت به روش متعارف MPPT مبتنی بر SMC ردیابی می کند. بازدهی پنل فتوولتائیک با روش پیشنهادی به حدود ۹۹.۹۶ درصد می رسد در مقابل حدود ۹۸ درصد برای SMC کلاسیک؛ همچنین بازدهی کلی سیستم (پنل و مبدل) از حدود ۸۳ درصد به حدود ۹۳ درصد بهبود می یابد. این نتایج نشان می دهد که TOSMC یک جایگزین ساده، مقاوم و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه برای SMC کلاسیک در بهبود عملکرد دینامیکی و حالت پایدار ردیابی نقطه ی حداکثر توان سیستم های فتوولتائیک است.

کلیدواژه ها:

ردیابی نقطه ی حداکثر توان ، کنترل حالت لغزشی مرتبه سوم ، سیستم فتوولتائیک ، مبدل بوست DC-DC ، کاهش چترینگ ، پایداری لیاپانوف