تحليل وتصميم واختبار محولات DC/DC لتطبيقات الطاقة الشمسية.. رسالة ماجستير بكلية التكنولوجيا والتعليم

كشفت دراسة رسالة ماجستير نوقشت بقسم تكنولوجيا الكهرباء بكلية التكنولوجيا والتعليم جامعة حلوان، عن "تحليل وتصميم واختبار محولات DC/DC  لتطبيقات الطاقة الشمسية واستخدام النتائج لعمل برنامج تدريبي لطلاب كلية التعليم الصناعي" تهدف الدراسة ان محولات DC-DC من العناصر المهمة لأنظمة الطاقة الشمسية ، حيث تؤثر كفاءتها وأدائها بشكل مباشر على كفاءة وأداء النظام ككل. في هذا الصدد ، تدرس الأطروحة محول DC-DC Zeta Converter لتحسين كفاءته وأدائه ، مما يعكس كفاءة وأداء النظام بأكمله. 
 

مركز دعم البحث العلمي: مهارات الباحث الجيد ضمن محاور ورشة العمل

البحوث الفلكية تجيب على أسئلة حول الانفجارات الشمسية في ندوة أونلاين ..اليوم

عادةً ما تكون الخلية الكهروضوئية الشمسية باهظة الثمن ولضمان استخدامها بكفاءة ، تم اقتراح تقنيات MPPT لإبقائها تعمل بأقصى طاقة بغض النظر عن مستوى الإشعاع الشمسي ودرجة الحرارة المحيطة. 
وركز البحث الحفاظ على جهد خرج ثابت بغض النظر عن التغير في الإشعاع. يؤدي التغيير في الإشعاع إلى تغيير جهد خرج الخلية الكهروضوئية ، مما يتسبب في اختلاف دورة العمل (D). تعتمد دورة العمل على كل من جهد الخرج للخلية الكهروضوئية والجهد المرجعي. يؤدي التغيير في دورة العمل إلى تشغيل محول Zeta إما في وضع buck أو وضع  boost. وتم استخدام النتائج الهندسية للبحث في عمل برنامج تدريبي لطلاب كلية التكنولوجيا والتعليم- شعبة تكنولوجيا الكهرباء- جامعة حلوان. 

أعدت الدارسة الباحثة/ عزة سلامة سيد احمد بكلية التكنولوجيا والتعليم برعاية  الدكتور إبراهيم لطفي عميد كليه التكنولوجيا والتعليم – جامعة حلوان و الدكتور/ وائل إبراهيم أحمد وكيل الكلية للدراسات العليا والبحوث – كلية التكنولوجيا والتعليم – جامعة حلوان وتحت إشراف كل من الدكتور/ علوي عيسى الخولي أستاذ الكترونيات القوي الكهربائية ورئيس جامعة الدلتا التكنولوجية بقويسنا سابقا و د/ حلمي السيد عواد مدرس بقسم تكنولوجيا الكهرباء – كلية التكنولوجيا والتعليم – جامعة حلوان و د/ تامر عبدالمطلب عبدالجواد إسماعيل دكتوراه في مناهج التعليم الفني – مدرس بالكلية التكنولوجية بالصحافة -  وزارة التعليم العالي.لجنة الحكم والمناقشة
الدكتور حسام يوسف عبد الحميد حجازي
أستاذ القوى الكهربية – كلية التكنولوجيا والتعليم – جامعة حلوان.

الدكتور اشرف بهجات عبد القوي
أستاذ ورئيس قسم المناهج وطرق التدريس بكلية الدراسات العليا التربوية - جامعة القاهرة

وأظهرت الدراسة التي نالتها الباحثة بتقدير ممتاز بإجماع الآراء بأنه يمكن تحقيق اقصى قدرة من الخلايا الكهروضوئية وتوصيلها بحمل تحت أى إشعاع شمسى متغير وذلك باستخدام طريقة (IC) واستخدام محول DC-DC Zeta Converter .

وأوضحت الدراسة أنه يتم تعظيم الطاقة الكهروضوئية عن طريق تحويل الطاقة إلى الحمل باستخدام محول Zeta Converter  DC-DCوالتحكم فيها باستخدام تقنية نقطة الطاقة القصوى (Incremental-Conductance algorithm).

أظهرت المحاكاة في MATLAB / SIMULINK أداء محول DC-DC Zeta Converter المقترح أثناء استخدامه في نظام كهروضوئي مصحوبًا بالتحكم في Incremental Conductance MPPT. يتم دائمًا تحقيق أقصى نقطة للطاقة حتى أثناء التغييرات السريعة للإشعاع ودرجة الحرارة ، وكذلك يتبع جهد الخرج أيضًا وظيفة المحول بكفاءة مهمة. وتم استخدام النتائج الهندسية للبحث في عمل برنامج تدريبي لطلاب كلية التكنولوجيا والتعليم- شعبة تكنولوجيا الكهرباء- جامعة حلوان. 

وفسرت الدراسة:
1. ان إلاشعاع الشمسي له دورًا مهمًا في إخراج الخلية الكهروضوئية. يزيد ناتج الخلية الكهروضوئية مع زيادة الإشعاع الشمسي. تتوافق النتائج التجريبية مع نتائج المحاكاة. هذه النتائج مهمة في دراسة تركيب محطات الطاقة الكبيرة ، والتطبيقات المختلفة التي تستخدم الطاقة الشمسية مثل محرك التيار المستمر والتيار المتردد ، وأداء أنظمة الطاقة الكهروضوئية المتصلة بالشبكة.

2. تم تحسين أداء الخلية الكهروضوئية باستخدام محول Zeta Converter DC-DC للوصول إلى أقصى تتبع لنقطة الطاقة.

وأتمت الدراسة بأن النتائج الهندسية لكلا من التيار والجهد والقدرة بأنها مرتبطة بالإشعاع الشمسى ودرجة الحرارة طوال اليوم، مع ثبات جهد الخرج باستخدام محول DC-DC Zeta Converter . وذلك ساهم فى تحقيق اقصى طاقة من الخلايا الكهروضوئية.

اقتراحات للعمل في المستقبل:
هناك عدد قليل من القضايا التي تحتاج إلى حل فيما يتعلق بالنظام المقترح في الأطروحة. من اولئك:
1. تطبيق تقنيات التحسين المتقدمة لـ MPPT للعمل بشكل صحيح في ظل ظروف التغير للاشعاع الشمسي 
    ودرجة الحرارة.
2. يمكن التحقق من التشغيل المثالي لمحوال DC-DC Zeta Converter لتطبيقات الجهد العالي.
3. تقنيات التحكم الغير الخطية من شأنها تحسين أداء النظام المقترح على الأرجح.