مدل‌سازی و تحلیل حالت گذرای ناشی از برخورد مستقیم و غیرمستقیم صاعقه در سیستم‌های فتوولتائیک

Abstract

با توجه به اینکه سیستم‌های فتوولتائیک در محیط باز یا پشت‌بام‌ها نصب می‌شوند، یکی از عوامل مهم که می‌تواند منجر به اخلال در عملکرد یا تخریب سیستم‌های فتوولتائیک و تجهیزات آن شود، اضافه ولتاژهای گذرای ناشی از صاعقه است. لذا مدل‌سازی و مطالعه دقیق این تنش‌ها جهت حفاظت مؤثر از سیستم‌های فتوولتائیک ضروری به نظر می‌رسد. مدار معادلی که تاکنون برای مدل‌سازی پنل‌های خورشیدی در حالت‌های گذرا مرسوم می‌باشد، یک مدار صرفاً مقاومتی است که در آن اثر خازن‌های پراکندگی موجود در پنل دیده نشده است؛ درحالی‌که به‌دلیل ماهیت فرکانس بالای تنش‌های ولتاژی صاعقه، تأثیر خازن‌های پراکندگی بر توزیع میدان و ولتاژ مهم می‌باشد. لذا در این مقاله یک مدل بهبودیافته برای مدل‌سازی پنل‌های خورشیدی در حالت‌های گذرای ناشی از صاعقه معرفی‌شده که در آن علاوه‌بر ساختار مقاومتی مورد استفاده در مدل‌های مرسوم، تأثیر خازن‌های پراکندگی نیز در نظر گرفته شده است. نتایج به‌دست‌آمده از تست واقعی پنل، دقت مدل پیشنهادی در مقایسه با مدل‌های مقاومتی مرسوم را نشان می‌دهد. در ادامه با شبیه‌سازی مدل وابسته به فرکانس ارائه‌شده برای ساختار کلی یک سیستم فتوولتائیک، اضافه ولتاژهای ناشی از برخورد مستقیم و غیرمستقیم صاعقه به آن در محیط EMTP-RV شبیه‌سازی شده و نتایج مورد تحلیل قرارگرفته است. همچنین روشی برای تعیین حداقل فاصله مناسب بین میله صاعقه‌گیر و پنل خورشیدی به‌منظور جلوگیری از آسیب‌دیدگی پنل در صورت اصابت صاعقه به میله نیز ارائه شده است.