This study designs and tests a photovoltaic system with distributed maximum power point tracking (DMPPT) methodology using a field programmable gate array (FPGA) controller. Each solar panel in the distributed PV system is equipped with a newly designed DC/DC converter and the panel's voltage output is regulated by a FPGA controller using PI control. Power from each solar panel on the system is optimized by another controller where the quadratic maximization MPPT algorithm is used to ensure the panel's output power is always maximized. Experiments are carried out at atmospheric insolation with partial shading conditions using 4 amorphous silicon thin film solar panels of 2 different grades fabricated by Chi-Mei Energy. It is found that distributed MPPT requires only 100ms to find the maximum power point of the system. Compared with the traditional centralized PV (CPV) system, the distributed PV (DPV) system harvests more than 4% of solar energy in atmospheric weather condition, and 22% in average under 19% partial shading of one solar panel in the system. Test results for a 1.84 kW rated system composed by 8 poly-Si PV panels using another DC/DC converter design also confirm that the proposed system can be easily implemented into a larger PV power system. Additionally, the use of NI sbRIO-9642 FPGA-based controller is capable of controlling over 16 sets of PV modules, and a number of controllers can cooperate via the network if needed.
The purpose of this study for photovoltaic (PV) generation system is to keep the output power of photovoltaic cells maximized under any weather conditions. In a conventional MPPT (Maximum Power Point Tracking) control method, both voltage and current coming out from PV array have to be fedback. Thus, the system has a complex structure, and may fail to track MPP of PV array when unexpected weather conditions happen. This paper proposes a novel PV Output Senseless (POS) control method to solve the mentioned problem. The main advantage of this method is that the current flowing into load is the only one considerable factor. In case of a huge PV generation system, it can be operated much more safely than the conventional system. To verify this theory, results that compare and analyze the simulated data with experimental data under real weather condition of the manufactured PV generation system are shown in this paper. Authors vividly states that this theory uses constant resistors and variable resistors of DC-DC converter in PV system. Authors emphasize that it is a very useful method to maximize power from PV cells to load with only the feedback of load current. Authors also emphasize that this theory is applicable in case of the PCS in PV power generation system.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.22
no.5
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pp.86-94
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2008
In this paper proposed the solar tracking system to use a fuzzy based on PC in of order to increase an output of the PV(Photovoltaic) array. The solar tracking system operated two DC motors driving by signal of photo sensor. The control of dual axes is not an easy task due to nonlinear dynamics and unavailability of the parameters. Recently, artificial intelligent control of the fuzzy control, neural-network and genetic algorithm etc. have been studies. The fuzzy control made a nonlinear dynamics to well perform and had a robust and highly efficient characteristic about a parameter variable as well as a nonlinear characteristic. Hence the fuzzy control was used to perform the tracking system after comparing with error values of setting-up, nonlinear altitude and azimuth. In this paper designed a fuzzy controller for improving output of PV array and evaluated comparison with efficient of conventional PI controller. The data which were obtained by experiment were able to show a validity of the proposed controller.
Solar photovoltaic (PV) system shows a non-linear current (I) -voltage (V) characteristics, which depends on the surrounding environment factors, such as irradiance, temperature, and the wind. Solar PV system, with current (I) - voltage (V) and power (P) - Voltage (V) characteristics, specifies a unique operating point at where the possible maximum power point (MPP) is delivered. At the MPP, the PV array operates at maximum power efficiency. In order to continuously harvest maximum power at any point of time from solar PV modules, a good MPPT algorithms need to be employed. Currently, due to its simplicity and easy implementation, Perturb and Observe (P&O) algorithms are the most commonly used MPPT control method in the PV systems but it has a drawback at suddenly varying environment situations, due to constant step size. In this paper, to overcome the difficulties of the fast changing environment and suddenly changing the power of PV array due to constant step size in the P&O algorithm, least mean Square (LMS) methods is proposed together with P&O MPPT algorithm which is superior to traditional P&O MPPT. PV output power is predicted using LMS method to improve the tracking speed and deduce the possibility of misjudgment of increasing and decreasing the PV output. Simulation results shows that the proposed MPPT technique can track the MPP accurately as well as its dynamic response is very fast in response to the change of environmental parameters in comparison with the conventional P&O MPPT algorithm, and improves system performance.
Building integrated photovoltaic(BIPV) system operates as a multi-functional building construction material. They not only produce electricity, but also are building integral components such as facade, roof, window and shading device. As PV modules function like building envelope in BIPV, combined thermal and PV performance should be simultaneously evaluated. This study is to establish basic Information for designing effective BIPV by discovering relations between temperature and generation capability through experiment when the PV module is used as roof material for houses. To do so, we established 3kW full scale mock-up model with real size house and attached an PV array by cutting in half. This is to assess temperature influence depending on whether there is a ventilation on the rear side of PV module or not.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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v.17
no.6
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pp.359-362
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2016
In the PV (Photovoltaic) power system, a junction box collects the DC voltage generated from the PV module and transfers it to the PCS (power conditioning system). The junction box prevents damage caused by the voltage difference between the serially connected PV modules and provides convenience while repairing or inspecting the PV array. In addition, the junction box uses the diode to protect modules from the inverse current when the PV power system and electric power system are connected for use. However, by using the reverse blocking diode, heat is generated within the junction box while generating electric power, which decreases the generating efficiency, and causes short circuit and electric leakage. In this research, based on the purpose of improving the performance of the PV module by decreasing the heat generation within the junction box, a junction box with a built-in bypass circuit was designed/manufactured so that a certain capacity of current generated from the PV module does not run through the reverse blocking diode. The manufactured junction box was used to compare the electric power and heating power generated when the circuit was in the bypass/non-bypass modes. It was confirmed that the electric power loss and heat generation indicated a decrease when the circuit was in the bypass mode.
A detailed model of a photo voltaic array written in PSPlCE is presented in this paper. It is likely that solar cell arrays in photovoltaic system is shadowed partly by clouds, buildings. By the effects of partial shadowing, not only the output power of solar cell arrays is decreased, but also shadowed cells are reversely biased and damaged in some cases. In this paper, by analyzing the output characteristics of solar cell arrays according to various shadow patterns, we investigate solar cell arrays connection of prevention the shadowing effects to the utmost.
A growing dynamic electrical demand has created an increasing interest in utilizing nonconventional energy sources like Photovoltaic (PV), wind power, etc. In this context, this paper focuses on the design and development of a composite power controller (CPC) in the decoupled double synchronous reference frame (DDSRF) combining the advantages of direct power control (DPC) and voltage oriented control (VOC) for a PV sourced grid connected inverter. In addition, a controller with the inherent active filter configuration is tested with nonlinear and unbalanced loads at the point of common coupling in both grid connected and autonomous modes of operation. Furthermore, the loss and reactive power compensation due to a non-fundamental component is also incorporated in the design, and the developed DDSRF model subsequently allows independent active and reactive power control. The proposed developed model of the controller is also implemented using MATLAB-Simulink-ISE and a Xilinx system generator which evaluate both the simulated and experimental setups. The simulation and experimental results confirm the validity of the developed model. Further, simulation results for the DPC are also presented and compared with the proposed CPC to further bring out the salient features of the proposed work.
Park, Sang-Soo;Kim, Sang-Yong;Jang, Seong-Jae;Kim, Gyeong-Hun;Seo, Hyo-Ryong;Park, Min-Won;Yu, In-Keun
Proceedings of the KIEE Conference
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2009.07a
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pp.1064_1065
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2009
PV (Photovoltaic) power generation system has been widely studied as a clean and renewable power source. Tracking the MPP (maximum power point) of a PV array is usually an essential part of a PV system. This paper describes POS (Photovoltaic Output Sensorless) MPPT method and optimization technique of its operational characteristics for grid-connected PV generation system. A DC-DC converter has been used to step-up the PV voltage and DC-AC converter has been used for connecting the system to the grid. Optimization technique has been implemented to optimize the current and voltage controller gain parameters and duty ratio increment of DC-DC converter. Simulation results reveal that the proposed control has better response.
We investigated the influences of dielectric thin film coating on the optical characteristics of c-Si wafers with nanocone (NC) arrays using finite-difference time-domain (FDTD) simulations. Dielectric thin films on high-refractive-index surface can lower optical reflection and reflection dips appear at the wavelengths where destructive interference occurs. The optical reflection of the NC arrays was lower than that of the dielectric-coated planar wafer in broad wavelength range. Remarkable antireflection effects of the NC array could be attributed to beneficial roles of the NCs, including the graded refractive index, multiple reflection, diffraction, and Mie resonance. Dielectric thin films modified the optical reflection spectra of the NC arrays, which could not be explained by the interference alone. The optical properties of the dielectric-coated NC arrays were determined by the inherent optical characteristics of the NC arrays.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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