Безітераційна методика визначення параметрів точки максимальної потужності фотоелектричного модуля для імітаційного моделювання у MATLAB/Simulink

Євген Олександрович Баганов, Ірина Федорівна Погребняк

Анотація


У даній роботі запропонована безітераційна методика визначення стану фотоелектричного модуля, що відповідає точці його максимальної потужності. Методика базується на п’ятипарамеричній однодіодній моделі фотоелектричного перетворювача. Наближений розв’язок системи рівнянь, що описує стан фотоелектричного модуля у точці максимальної потужності побудований з використанням функції Ламберта. Дана функція є стандартною функцією пакету MATLAB і може бути використана у графічному середовищі імітаційного моделювання Simulink у функції користувача через застосування блоку S-Function.

Проведена перевірка коректності отриманої моделі та можливості її застосування у MATLAB/Simulink. Порівняння результатів, отриманих за даною методикою, з результатами ітераційним підходом пошуку точки максимальної потужності фотоелектричного модуля за методом «Збурення та спостереження» показало достатню точність відтворення параметрів модуля за різних умов у навколишньому середовищі. Максимальна відносна похибка розрахунку потужності не перевищувала 3,95% в усьому інтервалі потужностей модуля і 2,5 відсотка в межах від 50% генерації його номінальної потужності.

Показано, що запропонована модель може працювати самостійно без використання компонентів фотоелектричних модулів бібліотек Simulink. На основі цього зроблено висновок, що запропонована методика не обмежує крок за часом при розрахунку генерації фотоелектричного модуля у точці максимальної потужності і, відповідно, може бути застосована для імітаційного моделювання тривалої роботи сонячних електричних станцій.

Ключові слова: фотоелектричний модуль, точка максимальної потужності, імітаційне моделювання, безітераційна методика, однодіодна модель.


Повний текст:

PDF 11-20

Посилання


Hyder F. Solar PV tree design: A review / F. Hyder, K. Sudhakar, R. Mamat // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2018. – V.82. – P. 1079-1096.

Babu C. The role of thermoelectric generators in the hybrid PV/T systems: A review / C. Babu, P. Ponnambalam // Energy Conversion and Management. – 2017. – V.151. – P. 368–385.

W.M. Pabasara U. Wijeratne. Design and development of distributed solar PV systems: Do the current tools work? / W.M. Pabasara U. Wijeratne, R.J. Yang, E. Too, R. Wakefield // Sustainable Cities and Society. – 2019. – V.45. – P. 553-578.

Koronaki I.P. Experimental and theoretical performance investigation of asymmetric photovoltaic/thermal hybrid solar collectors connected in series / I.P. Koronaki, M.T. Nitsas // Renewable Energy. – 2018. – V.118. – P. 654-672.

Pillai D.S. Metaheuristic algorithms for PV parameter identification: A comprehensive review with an application to threshold setting for fault detection in PV systems / D.S. Pillai, N. Rajasekar // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2018. – V.82. – P. 3503-3525.

Reddy G.S. A MATLAB based PV Module Models analysis under Conditions of Nonuniform Irradiance / G.S. Reddy, T.B. Reddy, M.V. Kumar // Energy Procedia. – 2017. – V.117. – P. 974 – 983.

Koutroulis E. Methodology for optimal sizing of stand-alone photovoltaic/wind-generator systems using genetic algorithms / E. Koutroulis, D. Kolokotsa, A. Potirakis, K. Kalaitzakis // Solar Energy. – 2006. – V.80. – P. 1072–1088.

Savitha P.B. Modelling of Photovoltaic Cell/Module under Environmental Disturbances using MATLAB/Simulink / P.B. Savitha, M.S. Shashikala, K.L. Puttabuddhi // International Journal of Engineering Trends and Technology (IJETT). – 2014. – V.9(1). – P. 48-55.

Gonzalez A. Optimal sizing of a hybrid grid-connected photovoltaic–wind–biomass power system / A. Gonzalez, J.-R. Riba, A. Rius // Sustainability. – 2015. – V.7. – P. 12787-12806.

Lasheen M. Maximum power point tracking using Hill Climbing and ANFIS techniques for PV applications: A review and a novel hybrid approach / M. Lasheen, M. Abdel-Salam // Energy Conversion and Management. – 2018. – V.171. – P. 1002-1019.

Hossain M.D. Modeling of Solar Photovoltaic System Using MATLAB/Simulink / M.D. Hossain, N.K. Roy, M.O. Ali // Proceedings of 19th International Conference on Computer and Information Technology. – December 18-20, 2016. – North South University, Dhaka, Bangladesh. – 2016. – P. 128 – 133.

Krismadinata. Photovoltaic Module Modeling using Simulink/Matlab / Krismadinata, N.Abd. Rahim, H.W. Ping, J. Selvaraj // Procedia Environmental Sciences. – 2013. – V.17. – P. 537-546.

Aidoud M. Development of photovoltaic cell models using fundamental modeling approaches /M. Aidoud, C.-E. Feraga, M. Bechouat, M. Sedraoui, S. Kahla // Energy Procedia. – 2019. – V.162. – P. 263-274.

Fekkak B. Control of transformerless grid-connected PV system using average models of power electronics converters with MATLAB/Simulink / B. Fekkak, M. Menaa, B. Boussahoua // Solar Energy. – 2018. – V.173. – P. 804-813.

Alik R. An enhanced P&O checking algorithm MPPT for high tracking efficiency ofpartially shaded PV module / R. Alik, A. Jusoh // Solar Energy. – 2018. – V.163. – P. 570-580.

Pourmousa N. Parameter estimation of photovoltaic cells using improved Lozi map based chaotic optimization Algorithm / N. Pourmousa, S. M. Ebrahimi, M. Malekzadeh, M. Alizadeh// Solar Energy. – 2019. – V.180. – P. 180-191.

Batzelis E.I. Direct MPP Calculation in Terms of the Single-Diode PV Model Parameters / E.I. Batzelis, G.E. Kampitsis, S.A. Papathanassiou, S.N. Manias //. IEEE Transactions on Energy Conversion. – 2015. – V.30(1). – P. 226-236.

Wang S.-n. An improved analytical solution for MPP parameters of photovoltaic cells / S.-n. Wang, Q.-g. Chen, W.-g. Gao // Solar Energy. – 2018. – V.174. – P. 848-854.

Analytical determination of the photovoltaic module maximum power point parameters based on the manufacturer's datasheet / Ye.A. Baganov, V.V. Kurak, E.V. Andronova, V.O. Gramov. – Вісник Херсонського національного технічного університету. – 2016. – №4(59). – С. 185 – 194.

Баганов Є.О. Аналітична залежність параметрів точки максимальної потужності фотоелектричного перетворювача від умов його експлуатації на основі п’ятипараметричної схеми заміщення / Є.О. Баганов, І.Ф. Погребняк // Сучасні інформаційні та інноваційні технології на транспорті: Mатеріали Х Міжнародної науково-практичної конференції, 29 – 31 травня 2018 р., Херсон, Україна / Херсонська державна морська академія – Херсон, 2018. – С. 266 – 270.

Esram T. Comparison of Photovoltaic Array Maximum Power Point Tracking Techniques/ T. Esram, P.L. Chapman // IEEE Transactions on Energy Conversion. – 2007. – V.22(2). – P. 439 – 449.

De Soto W. Improvement and validation of a model for photovoltaic array performance/ W. De Soto, S.A. Klein, W.A. Beckman // Solar Energy. –2006. – V.80. – P. 78 – 88.

Villalva M.G. Comprehensive Approach to Modeling and Simulation of Photovoltaic Arrays / M.G. Villalva, J.R. Gazoli, E.R. Filho // IEEE Transactions on Power Electronics. – 2009. – V.24(5). –P. 1198 – 1208.

Trazouei S.L. Optimal Design of a Hybrid Solar-Wind-Diesel Power System for Rural Electrification Using Imperialist Competitive Algorithm / S.L. Trazouei, F.L. Tarazouei, M. Ghiamy // International Journal of Renewable Energy Research. – 2013. – V.2. – P. 403-411.

SolarHub. PV Module 1STH-215-P Details [Electronic Source] – URL: http://www.solarhub.com/product-catalog/pv-modules/5623-1STH-215-P-1Soltech (last access: 19.05.2019).

https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2019.3.1


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.