بررسی و مقایسه روش های نوین ردیابی نقطه بیشینه توان در سیستم های فتوولتائیک: چالش ها و پیشنهادات

تولید انرژی الکتریکی از منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی، نقش بسیار مهمی در تامین سبد انرژی جهان در آینده خواهد داشت. ماژول‌های فتوولتائیک مورد استفاده برای تولید انرژی الکتریکی خورشیدی دارای منحنی توان-ولتاژ غیرخطی هستند. در شرایط کاری معمولی، مشخصه توان-ولتاژ هر سیستم فتوولتائیک دارای یک نقطه بیشینه توان بوده که به‌شدت متاثر از شرایط محیطی دما و شدت تابش خورشید است. همچنین، در شرایطی که تعدادی از سلول‌‌های خورشیدی، تابشی متفاوت از سایر سلول‌‌های خورشیدی دریافت نمایند (شرایط سایه جزئی)، بیشتر از یک نقطه بیشینه در منحنی مشخصه توان-ولتاژ ایجاد می‌‌شود. تشخیص نقطه بیشینه توان مطلق در حالت سایه جزئی و همچنین، تعیین نقطه بیشینه توان به ازای شرایط محیطی مختلف از اهمیت بسزایی برخوردار است. روش‌های متفاوتی جهت ردیابی نقطه بیشینه توان وجود دارد که می‌‌توان آن‌ها را به سه دسته کلی روش‌‌های سنتی، روش‌‌های هوشمند و کنترلی و روش‌‌های تحت شرایط سایه جزئی تقسیم‌بندی نمود. در این تحقیق، ابتدا مطالعه‌‌ای بر روی سیستم‌‌های فتوولتائیک شامل مدل و رفتار این سیستم‌‌ها صورت گرفته و چالش‌‌های موجود در تعیین نقطه بیشینه توان بررسی خواهد شد. سپس، انواع روش‌‌های ردیابی نقطه بیشینه توان بررسی شده و یک مقایسه کلی بین این روش‌‌ها از نظر عملکرد، توجیه‌‌پذیری اقتصادی، پیچیدگی الگوریتم، نیاز به سنسورها و سخت‌افزارهای مربوطه صورت گرفته و مزایا و معایب کلی هر کدام از روش‌‌ها شرح داده خواهد شد. درنهایت، پیشنهاد‌هایی نیز جهت تحقیقات آینده در راستای ایجاد روش‌‌های موثرتر در ردیابی نقطه بیشینه توان ارائه خواهد شد.

analysis and comparison of advanced maximum power point tracking techniques in photovoltaic systems: challenges and suggestions

generation of electrical energy from renewable energy sources such as solar energy will be a vital part of energy supplying. in order to generate electrical energy from solar energy, the photovoltaic modules with nonlinear power-voltage characteristic are utilized. in normal operating condition, the power-voltage characteristic has a single maximum power point which is highly related to the environmental condition such as temperature and solar radiation. in addition, if some of solar cells receive different radiance in respect to the other cells (partial shading condition) multiple peaks are appeared in power-voltage curve. it is significant to recognize global maximum power point under partial shading condition and determination of maximum power for different environmental conditions. there are different methods for maximum power point tracking which can be classified as: 1- traditional methods 2- intelligent and control-based methods 3- methods under partial shading condition. in this study, the model and characteristic of photovoltaic systems will be investigated and the challenges for maximum power point determination are evaluated. then, different maximum power point algorithms are studied and a comprehensive comparison will be evaluated between them by considering performance, cost, complexity and hardware implementation indices. also, the general advantages and disadvantages will be discussed. finally, few suggestions will be provided on establishing more effective methods of maximum power point tracking for future investigations.