Since large and small scale photovoltaic(PV) systems have been commercialized in many countries, it is necessary to assess the effects of PV systems on the electric power system. For this, the development of accurate simulation model of PV arrays is very important. PSCAD/EMTDC, a widely used simulation tool for analyzing the transient behavior of electrical apparatus and networks, does not have a standard model of a PV array. Therefore in order to simulate the PV array, users have to develop their own simulation model. However, the block-diagram-based model is very complicated, and it is hard to modify the model parameters. In this study, we develop the user-defined model of a PV array by using the Design Editor, which is provided by PSCAD program. The mathematical model of a PV array and the method to determine the parameters of nonlinear I-V equation are implemented in a Fortran code. The graphical user interface provides the users with easy and simple way to modify the PV array parameters and simulation conditions. In order to help the users, this model also provides the parameters of 10 commercial PV arrays.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers B
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v.54
no.6
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pp.303-308
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2005
As the cost of photovoltaic(PV) generation systems continues to decrease, utility interactive systems are becoming more economically viable. Furthermore, increases in consumer awareness correspond to a willingness to pay a premium price for clean electrical energy generated using renewable energy resources. Especially, PV generation systems, in particular, is undergoing a rapid expansion-showing an industrial growth of approximately 40$\%$ per year in the worldwide, as PV cell and systems technology improve new markets become increasingly accessible. This has resulted in an increased demand for the simulation scheme and operational technologies of utility interactive PV devices and systems. The simulation schemes that can be applied to the utility interactive PV generation systems readily and cheaply under various conditions considering the sort of solar cell, the capacity of systems and the converter system as well are strongly expected and emphasized among researchers. So far, authors have been introducing the simulation method of PV generation systems with several papers. In this paper, authors introduce the simulation way of PV generation systems using EMTP type simulators; EMTP/ATP, EMTDC/PSCAD, RTDS, with each examples. And, by connecting the voltage amplifier to the RTDS a novel simulation method which is extremely close to the real condition of PV generation system is also introduced.
In this work, we performed an optical simulation study on the performance of a PMDPP3T:PCBM based on an organic photovoltaic (PV) device. The virtual PV device was developed in Lumerical, finite-difference time-domain (FDTD) solutions. Different layers of the PV cell have been defined through the incorporation of complex refractive index value of those layers' constituent materials. During the simulation study, the effect of the variation active layer thickness on an ideal short circuit current density ($J_{sc,ideal}$) of the PV cell has been, first, observed. Thereafter, we have investigated the impact of surface roughness of a transparent conducting oxide (TCO) electrode on $J_{sc,ideal}$ of the PV cells. From this simulation, it has been observed that the $J_{sc,ideal}$ value of the PV cell is strongly dependent on the thickness of its active layer and the photon absorption of the PV cell has gradually decreased with the increment of the TCO's surface roughness. As a result, the capability of the PV device has been reduced with the increment of the surface roughness of the TCO.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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v.11B
no.4
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pp.169-174
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2001
A novel simulation scheme of transient phenomenon for the photovoltaic (PV) generation system under the real weather conditions has been proposed in this paper. A grid connected PV array is simulated using PSCAD/EMTDC. The transient changes of the output current of PV array under the real weather conditions is described and the output current of DC/AC converter flowing through the utility power network is also analyzed with the PWM switching width. Moreover, the MPPT control of PV generation system is combined to the system during the simulation for the comparison purposes of the control schemes. The outcome of the simulation demonstrates the effectiveness of the proposed simulation scheme. The result shows that the cost effective verifying for the efficiency or availability and stability of PV generation systems and the comparison research of various control schemes like MPPT under the same real whether conditions are eventually possible.
Partial shading analysis of large-scale photovoltaic (PV) arrays has recently become a theoretically and numerically challenging issue, and it is necessary for PV system designers. The main contributions of this study are the following: 1) A PSIM-based macro-model was employed because it is remarkably fast, has high precision, and has no convergence issues. 2) Three types of equivalent macro-models were developed for the transformation of a small PV sub-array with uniform irradiance to a new macro-model. 3) On the basis of the proposed new macro-model, a tearing method was established, which can divide a large-scale PV array into several small sub-arrays to significantly improve the efficiency improvement of a simulation. 4) Three platforms, namely, PSIM, PSpice, and MATLAB, were applied to evaluate the proposed tearing method. The proposed models and methods were validated, and the value of this research was highlighted using an actual large-scale PV array with 2420 PV modules. Numerical simulation demonstrated that the tearing method can remarkably improve the simulation efficiency by approximately thousands of times, and the method obtained a precision of nearly 6.5%. It can provide a useful tool to design the optimal configuration of a PV array with a given shading pattern as much as possible.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.20
no.6
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pp.498-508
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2015
In the simulation of photovoltaic (PV) power conditioning systems, PSIM is a widely accepted circuit simulation platform because of its fast speed and C-code support. PSIM provides two kinds of generic PV panel models: functional model and physical model. Whereas the functional model simulates PV in the standard test condition (STC) only, the physical model can emulate changing PV characteristics under varying temperatures and irradiation conditions and is thus more suitable for system simulation. However, the physical model requires complicated parameters from users, and thus it is prone to errors and is difficult to use. In this study, a new PSIM model for PV is presented to solve these problems. The proposed model utilizes manufacturers' datasheet values specified under STC only and excludes user-defined information from input parameters. To achieve good accuracy even in varying environmental conditions, single-diode model parameters are successively tuned to a time-varying virtual datasheet. Comparison with a conventional physical model shows that the proposed model provides more accurate simulation according to error analysis based on the EN50530 standard.
In recent years, solar energy PV/T research has been actively pursued by complementing solar heat acquisition and solar energy acquisition, and PV/T energy efficiency is generally excellent. In this study, the annual energy demand is calculated based on one building, and the energy production when PV / T installed on the roof and the energy production when PV are installed are compared and analyzed by simulation case. In conclusion, Busan which is the southern province in Korea, has the largest amount of energy generation, and introducing the concept of sharing surplus energy, excluding energy demand from generation. As a result, it can be supplied up to 3.3 households.
This study presents a new method for coupling ArcGIS (popular GIS software) with TRaNsient SYstems Simulation (TRNSYS, reference software for researchers and engineers around the world) to use capabilities of the 4 and 5-parameter PV array performance models within the ArcGIS environment. Using the validated and industry-proven solar energy simulation models implemented in TRNSYS and other built-in ArcGIS functionalities, dynamic characteristics of distributed PV potential in terms of hourly, daily or monthly power outputs can be investigated with considerations of diverse options in selecting and mounting PV panels. In addition, the proposed method allows users to complete entire procedures in a single framework (i.e., a preliminary site survey using 3D building models, shading analyses to investigate usable rooftop areas with considerations of different sizes and shapes of buildings, dynamic energy simulation to examine the performances of various PV systems, visualization of the simulation results to understand spatially and temporally distributed patterns of PV potential). Therefore tedious tasks for data conversion among multiple softwares can be significantly reduced or eliminated. While the programming environment of TRNSYS is proprietary, the redistributable executable, simulation kernel and simulation engine of TRNSYS can be freely distributed to end-users. Therefore, GIS users who do not have a license of TRNSYS can also use the functionalities of solar energy simulation models within ArcGIS.
This paper estimates numerically cells the electrical characteristics of the PV module with environmental changes such as shunt resistance, series resistance, temperature, irradiance. Series resistance $R_s$ including diode characteristic resistance $r_d$ is derived from the p-n junction diode model. I-V characteristics of this model with series resistance $R_s$ are simulated on Matlab. Finally, theoretical I-V characteristics are compared with those of solar simulator. Those results agreed well within the manufacturer's maximum error range 3%
The paper addresses modeling and analysis of a grid-connected photovoltaic generation system (PV system). PSCAD/EMIDC. an industry standard simulation tool for studying the transient behavior of electric power system and apparatus. is used to conduct all aspects of model implementation and to carry out extensive simulation study. An equivalent circuit model of a solar cell has been used for modeling solar array. A PWM voltage source inverter (VSI) and its current control scheme have been implemented. A maximum power point tracking (MPPT) technique is employed for drawing the maximum available energy from the PV array. Comprehensive simulation results are presented to examine PV array behaviors and PV system control performance in response to irradiation changes. In addition, dynamic responses of PV array and system to network fault conditions are simulated and analysed
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[게시일 2004년 10월 1일]
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