This paper offers two Maximum Power Point Tracking (MPPT) systems for Photovoltaic (PV) applications. The first MPPT method is based on a fixed frequency Model Predictive Control (MPC). The second MPPT technique is based on the Predictive Hysteresis Control (PHC). An experimental demonstration shows that the proposed techniques are fast, accurate and robust in tracking the maximum power under different environmental conditions. A DC/DC converter with a high voltage gain is obligatory to track PV applications at the maximum power and to boost a low voltage to a higher voltage level. For this purpose, a high gain Switched Inductor Quadratic Boost Converter (SIQBC) for PV applications is presented in this paper. The proposed converter has a higher gain than the other transformerless topologies in the literature. It is shown that at a high gain the proposed SIQBC has moderate efficiency.
Recently, the small scale photovoltaic (PV) electronic devices are drawing attention as the upcoming PV generation system. The PV system is commonly used in small scale PV applications such as LED lighting and cell phone. This paper proposes photovoltaic output sensorless (POS) maximum power point tracking (MPPT) control for a small scale charging system of PV-nickel metal hydride battery using field-programmable gate array (FPGA) controller. A converter is connected to a small scale PV cell and battery, and performs the POS MPPT at the battery terminal current instead of being at the PV cell output voltage and current. The FPGA controller and converter operate based on POS MPPT method. The experimental results show that the nickel metal hydride battery is charged by the maximum PV output power.
In the photovoltaic applications, MPPT(maximum power point tracking) method is essential due to the non-lineality of photovoltaic output characteristics. To ensure stable tracking response, two sensors are required in conventional popular MPPTs. In modularized PV system as an AC module system, the cost of a sensor can have an effect on entire system cost because a power conditioning device is connected in a PV module. Because only a current sensor is required for proposed MPPT, it is helpful in the cost reduction point of view. In this paper, a novel MPPT using current sensor is proposed In the proposed MPPT, the voltage is derived from sensed current value. The proposed method is verified by simulation results.
Recently, the small scale photovoltaic (PV) electronic devices are drawing attention as the upcoming PV generation system. The PV system is commonly used in small scale PV applications such as LED lighting and cell phone. This paper proposes photovoltaic output sensorless (POS) maximum power point tracking (MPPT) control for a small scale charging system of PV-nickel metal hydride battery using field-programmable gate array (FPGA) controller. A converter is connected to a small scale PV cell and battery, and performs the POS MPPT at the battery terminal current instead of being at the PV cell output voltage and current. The FPGA controller and converter operate based on POS MPPT method. The experimental results show that the nickel metal hydride battery is charged by the maximum PV output power.
This research proposes a modeling and controller design of a three-level boost (TLB) converter for the implementation of maximum power point tracking (MPPT) in the photovoltaic power conditioning system (PCS). Contrary to the output voltage control of the conventional controller, the Photovoltaic PCS requires an input voltage controller for MPPT operation. A TLB converter has the advantage of decreasing the inductor size and increasing efficiency compared with the existing booster converter. However, an optimal controller is difficult to design due to the complexity of the TLB operations, which have two operational modes on the duty ratio boundary of 0.5. Therefore, the unified linear model equations of the TLB converters, which can be applicable to both operational modes, are derived using linearized solar cell expressions. Furthermore, the transfer functions are obtained for the controller design. The MPPT voltage controller is designed using MATLAB SISOTOOL. In addition, a controller for capacitor voltage unbalancing is described and designed. The simulations and experimental verifications are conducted to verify the effectiveness of the small-signal analysis and control system design.
본 논문에서는 진동에너지 수확을 위한 MPPT (Maximum Power Point Tracking) 제어 기능을 갖는 CMOS 인터페이스 회로를 설계하였다. 간단한 구조와 적은 비용으로 출력을 안정화시키기 위해 전력변환기인 DC-DC 부스트 변환기의 출력 단에 PMU (Power Management Unit)를 이용하는 구조를 제안하였다. 또한, 진동소자로부터 최대전력을 수확하여 시스템의 효율을 향상시키기 위해 FOC (Fractional Open Circuit) 방식의 MPPT 제어회로를 설계하였다. 진동소자 (PZT)에서 출력되는 AC 신호는 AC-DC 변환기를 통해 DC 신호로 변환되며, DC-DC 부스트 변환기를 거쳐 승압되고, PMU에 의해 듀티 (duty)를 갖는 안정화된 신호로 변환되어 부하로 공급된다. AC-DC 변환기는 효율 특성이 좋은 능동 다이오드를 이용한 전파정류기를 사용하였으며, DC-DC 부스트 변환기는 제어회로가 간단한 쇼트키 다이오드를 이용한 구조를 사용하였다. 제안된 회로는 $0.35{\mu}m$ CMOS 공정으로 설계되었으며, 설계된 칩의 면적은 $915{\mu}m{\times}895{\mu}m$이다. 설계된 회로의 성능을 검증한 결과 전체회로의 최대 전력효율은 83.4%이다.
부스트 컨버터를 이용하여 열전소자의 전력을 전달하는 회로를 이용하여 최대전력점 추적회로를 제안하였다. 제안하는 최대 전력점 추적회로는 2개의 비교기를 사용하여 연속된 샘플링 전압을 비교하고 최대전력점을 갖는 입력 펄스 신호의 듀티비에서 열전 발전소자의 전력 구동회로가 동작하도록 하는 것이다. 시뮬레이션 결과에서는 두 클럭 이내에서 최대전력점을 찾았으며, 3 클럭 이내에서 최적의 PWM 신호를 만들었다. 제안한 최대전력점 추적회로는 0.18 um CMOS 공정으로 설계하였으며 제작중이다.
본 논문에서는 소규모 태양광 발전시스템에 적합한 전류보상기법을 갖는 개선된 최대전력 점 추적시스템을 제안하고자 한다. 제안된 전류보상기법을 갖는 개선된 최대전력 점 추적시스템은 한 샘플링 주기 동안에도 매 수위칭 주기마다 가변 레퍼런스 전류를 생성하여 최대전력 점 추적(MPPT)을 수행하는 방식이다. 이로 인해 세안한 방식은 기존 방식보다도 부하측으로 전달되는 출력전력이 약 9%정도 증가되었다. 그 결과 태양광 패널의 이용률이 상당히 증가될 것으로 사료된다. 또한 제안한 방식은 DSP를 사용하지 않기 때문에 제어회로가 단순하여 회로구성이 용이할 뿐만 아니라 저 비용의 특징을 가지고 있다. 그러므로 제안한 방식은 저 전적, 저 비용의 소규모 태양광 시스템에 적합한 방식으로 사려된다. 본 논문에 제안한 개선된 최대전력 점 추적시스템의 개념 및 제어원리가 자세히 설명되고 있고 또한 제안한 방식의 타당성을 검증하기 위해 시뮬레이션을 수행하였다.
This paper presents a maximum power point tracking(MPPT) of photovoltaic system with duty ratio of DC-DC converter considered load. A variation of solar irradiation is most important factor in the MPPT of PV system That is nonlinear, aperiodic and complicated. NN was widely used due to easily solving a complex math problem. The paper consists of solar radiation source, DC-DC converter, DC motor and load(cf, pump). NN algorithm apply to DC-DC converter through an adaptive control of neural network, calculates converter-duty ratio using an adaptive control of NN. The results of an adaptive control of NN compared with the results of converter-duty ratio which are calculated mathematical modeling and evaluate the proposed algorithm. The experimental data show that an adequacy of the algorithm was established through the compared data.
In this paper, the control method of extracting maximum power from the seaflow energy is proposed. This Paper describes a variable speed seaflow generation system with Permanent magnet synchronous motor, bridge rectifier, buck-boost converter and Fuzzy controller. In this Proposed seaflow generation system, the duty ratio of buck-boost converter is controlled by the fuzzy controller. An advantage of MPPT control method presented in this paper don't need to use the characteristic of seaflow turbine at various seaflow speed and measure the tidal speed and the rotating speed of tidal turbine. Therefore, the Proposed system has the characteristics of lower cost, higher efficiency and lower complexity. The effectiveness of algorithm is simulated based on Matlab Simulink.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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