مدل‌سازی و کنترل سیستم تزریق توان پیل سوختی به شبکۀ تک‌فاز در شرایط شبکۀ ضعیف و هارمونیکی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه مهندسی برق، دانشکدۀ فنی مهندسی‌، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل‌، ایران

2 پژوهشگر، دانشکدۀ مهندسی برق و الکترونیک‌ـ دانشگاه کالج دوبلین‌ـ دوبلین‌ـ ایرلند

3 کارشناس ارشد، گروه مهندسی برق، دانشکدۀ فنی مهندسی‌ـ دانشگاه محقق اردبیلی‌ـ اردبیل‌ـ ایران

4 دانشیار، گروه مهندسی برق، دانشکدۀ فنی مهندسی‌ـ دانشگاه محقق اردبیلی‌ـ اردبیل‌ـ ایران

doi
10.22059/ses.2024.374487.1061
چکیده

در سال‏های اخیر پیل‏های سوختی به دلیل مزایای زیست‌محیطی و کاربردهای آن در سیستم‏های توان تولید پراکنده مورد توجه قرار گرفته‏اند. پیل‏های سوختی انواع مختلفی دارند که از میان آن‏ها پیل سوختی غشای تبادل پروتون (PEMFC) در اتصال به شبکۀ قدرت بیشتر مورد استفاده قرار گرفته است. در اتصال پیل‏های سوختی به شبکۀ قدرت از اینورترهای منبع ولتاژ استفاده می‏شود. اینورترهای متصل به شبکه به دلیل فرکانس کلیدزنی بالا هارمونیک‏های مرتبه بالا تولید می‏کنند. برای کاهش هارمونیک‏های کلیدزنی و افزایش کیفیت جریان تزریقی به شبکه از فیلترهای LCL استفاده‏ می‏شود. فیلترهای LCL عملکرد مطلوبی در کاهش هارمونیک‏های کلیدزنی دارند، اما یکی از مشکلات اصلی آن‏ها تشدید ذاتی آن‏ها است که ممکن است باعث ناپایداری سیستم شود. وقتی از کنترل دیجیتال برای کنترل اینورترهای متصل به شبکه استفاده می‏شود، به دلیل تأخیرهای کنترلی که شامل تأخیرهای محاسباتی و تأخیر مدولاسیون پهنای پالس است، پایداری اینورتر در برابر تغییرات امپدانس شبکه تضعیف می‏شود. در این مقاله از روش فیدبک جریان خازن برای میرایی تشدید ذاتی فیلتر LCL و یک جبران‏کنندۀ پیش‏فاز در مسیر فیدبک جریان خازن برای جبران‏ تأخیر کنترل برای سیستم بهساز توان پیل سوختی متصل به شبکه استفاده شده است. برای بررسی صحت عملکرد روش پیشنهادی یک روش طراحی گام‌به‌گام برای جبران‏ساز پیش‏فاز و پارامترهای حلقه بسته سیستم ارائه شده است. نتایج شبیه‏سازی سیستم بهساز توان پیل سوختی متصل به شبکه با فیلتر LCL در نرم‌افزار MATLAB/Simulink انجام شده است که صحت عملکرد روش پیشنهادی را نشان می‏دهد.