ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Κεφάλαιο 3
Διατάξεις Ελέγχου Φωτοβολταϊκού Συστήματος
3. Εισαγωγή
Σε αυτό το κεφάλαιο εξετάζονται όλες οι διατάξεις ελέγχου απαραίτητες για τη
διασφάλιση της εύρυθμης λειτουργίας του Φ/Β σταθμού. Η διασύνδεση μίας Φ/Β γεννήτριας
στο δίκτυο αποτελεί ουσιαστικά ένα σύστημα κλειστού βρόχου. Υπάρχουν δύο τύποι ελέγχου
στα διασυνδεδεμένα στο δίκτυο συστήματα, ανάλογα με το σήμα ανάδρασης – ο έλεγχος
τάσης και ο έλεγχος ρεύματος. Οι αντιστροφείς ελεγχόμενοι από τάση και αυτοί ελεγχόμενοι
από ρεύμα διαφέρουν πολύ στη μεταβατική τους λειτουργία (μέχρι τα πρώρα 20ms). Στη
μόνιμη κατάσταση, όμως, συμπεριφέρονται ως πηγές σταθερής ισχύος προς το δίκτυο. Το
κύκλωμα ελέγχου επιβλέπει συνεχώς την παραγόμενη ισχύ από τη Φ/Β γεννήτρια και
ρυθμίζει κατάλληλα το μέτρο και τη φάση της τάσης (έλεγχος τάσης) ή του ρεύματος
(έλεγχος ρεύματος) ώστε να εγχέεται η επιθυμητή ισχύς στο δίκτυο [34].
Οι αντιστροφείς ελεγχόμενοι από τάση παράγουν ημιτονοειδή τάση στην έξοδό τους.
Δύνανται να χρησιμοποιηθούν σε αυτόνομα Φ/Β συστήματα τροφοδοτώντας απομονωμένα
φορτία. Στην περίπτωση που συνδεθούν μη γραμμικά φορτία, ο αντιστροφέας συνεχίζει να
παράγει ημιτονοειδή τάση αλλά η μορφή του ρεύματος εξόδου είναι μη ημιτονοειδής ώστε να
προσαρμόζεται με τις ανάγκες του φορτίου.
Οι αντιστροφείς ελεγχόμενοι από ρεύμα παράγουν ημιτονοειδές ρεύμα στην έξοδό τους.
Βρίσκουν εφαρμογή μόνο σε διασυνδεδεμένα συστήματα και όχι σε αυτόνομους Φ/Β
σταθμούς. Η έξοδος του μετατροπέα ακολουθεί ένα ημιτονοειδές ρεύμα αναφοράς το οποίο
είναι “κλειδωμένο” στη φάση του δικτύου. Ιδανικά, η κυματομορφή εξόδου δεν επηρεάζεται
από την τάση του δικτύου και άρα μπορεί να παραμείνει ημιτονοειδής με σταθερό πλάτος
ακόμα και όταν η έξοδος είναι βραχυκυκλωμένη.
Στη συνέχεια αυτού του κεφαλαίου, μελετώνται οι μετασχηματισμοί σε σταθερό και
περιστρεφόμενο πλαίσιο dq0. Ο μετασχηματισμός των ρευμάτων στο σύγχρονα
περιστρεφόμενο πλαίσιο απλοποιεί ιδιαίτερα την υλοποίηση του ελέγχου. Εν συνεχεία,
περιγράφεται λεπτομερώς το κύκλωμα συγχρονισμού με το δίκτυο. Η διάταξη PLL (Phase
Locked Loop) επιβλέπει κάθε χρονική στιγμή τη συχνότητα του δικτύου και συγχρονίζει την
τάση και το ρεύμα εξόδου του αντιστροφέα σε αυτή τη συχνότητα. Υπάρχουν διάφορες
μέθοδοι υλοποίησης της διάταξης αυτής τόσο σε μονοφασικά όσο και σε τριφασικά
συστήματα. Τέλος, αναλύονται οι δύο βασικότερες τεχνικές ελέγχου ρεύματος. Η πρώτη από
αυτές είναι η τεχνική ελέγχου βρόχου υστέρησης (hysteresis current control). Είναι εύκολη
στην υλοποίηση, έχει μεγάλη ακρίβεια και γρήγορη απόκριση. Υστερεί όμως, στο γεγονός ότι
η διακοπτική συχνότητα των ημιαγωγών δεν είναι σταθερή και κατά συνέπεια το φάσμα
συχνοτήτων του ρεύματος κυμαίνεται σε μεγάλο εύρος. Η δεύτερη τεχνική είναι ο PI έλεγχος
ρεύματος (PI current control). Το ρεύμα εξόδου ανατροφοδοτείται μέσω μίας διάταξης PI και
ρυθμίζει τους νέους παλμούς του αντιστροφέα. Έχει σταθερή διακοπτική συχνότητα αλλά
παρουσιάζει σχετικά χαμηλή ακρίβεια και αργή απόκριση.