This paper presents a novel maximum power point tracking for a photovoltaic power (PV) system with a direct control plan. Maximum power point tracking (MPPT) must usually be integrated with photovoltaic (PV) power systems so that the photovoltaic arrays are able to deliver maximum available power. The maximum available power is tracked using specialized algorithms such as Perturb and Observe (P&O) and incremental Conductance (indCond) methods. The proposed method has the direct control of the MPPT algorithm to change the duty cycle of a dc-dc converter. The main difference of the proposed system to existing MPPT systems includes elimination of the proportional-integral control loop and investigation of the effect of simplifying the control circuit. The proposed method thus has not only faster dynamic performance but also high tracking accuracy. Without a conventional controller, this method can control the dc-dc converter. A simulation model and the direct control of MPPT algorithm for the PV power system are developed by Matlab/Simulink, SimPowerSystems and Matlab/Stateflow.
태양전지는 미래에너지를 위한 중요한 신재생에너지원이다. 본 논문에서는 태양광 발전 (PV PCS)를 위한 2단구성 DC/DC컨버터와 동작제어를 제안한다. 넓은 입력전압 제어범위를 갖는 제안된 DC/DC컨버터는 1차 병렬 2차 직렬로 연결된 Two Tank LLC공진컨버터와 Interleaved 승압 컨버터로 구성되어있고, 태양광모듈 전압범위에 따라 하나의 시스템 또는 두 개의 시스템으로 동작시켜 전체 평균효율을 증가시키는 방법을 제안한다. 제안된 컨버터에 대한 동작특성에 대해 분석, 서술되어 있으며, 2.2kW급 시제품 제작 및 실험을 통하여 적용 가능함을 보였다.
This paper proposes an input-series-output-parallel connected ZVS full bridge converter with interleaved control for photovoltaic power conditioning systems (PV PCS). The input-series connection enables a fully modular power-system architecture, where low voltage and standard power modules can be connected in any combination at the input and/or at the output, to realize any given specifications. Further, the input-series connection enables the use of low-voltage MOSFETs that are optimized for a very low RDSON, thus, resulting in lower conduction losses. The system costs decrease due to the reduced current, and the volumes of the output filters due to the interleaving technique. A topology for a photovoltaic (PV) dc/dc converter that can dramatically reduce the power rating and increase the efficiency of a PV system by analyzing the PV module characteristics is proposed. The control scheme, consisting of an output voltage loop, a current loop and input voltage balancing loops, is proposed to achieve input voltage sharing and output current sharing. The total PV system is implemented for a 10-kW PV power conditioning system (PCS). This system has a dc/dc converter with a 3.6-kW power rating. It is only one-third of the total PV PCS power. A 3.6-kW prototype PV dc/dc converter is introduced to experimentally verify the proposed topology. In addition, experimental results show that the proposed topology exhibits good performance.
Journal of information and communication convergence engineering
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제7권2호
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pp.107-112
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2009
Renewable energy resources will be an increasingly important part of power generation in the new millennium. Besides assisting in the reduction of the emission of greenhouse gases, they add the much needed flexibility to the energy resource mix by decreasing the dependence on fossil fuels. Due to their modular characteristics, ease of installation and because they can be located closer to the user, PV system have great potential as distributed power source to the utilities. In this paper, a dc-de power converter scheme with the push-pull based technology is proposed to apply for solar power system which has many features such as high efficiency, stable output, and low acoustic noises, DC-DC converter is used in proposed topology has stable efficiency curve at all load range and very high efficiency characteristics. This paper presents the design of a single-phase photovoltaic inverter model and the simulation of its performance.
In this paper, a hybrid maximum power tracker for a photovoltaic/wind hybrid power system is proposed. In the hybrid system, a direct interfacing the wind power system to the photovoltaic system gives the problems of voltage fluctuations, poor maximum power tracking, and harmonics generation associated with the random wind speed, the random solar irradiation and the pulsating torque came from the wind turbine synchronous generator and photovoltaic. To overcome these problems, a wind side DC/DC converter are proposed employing a star/delta transformer interconnected between the wind turbine side and the photovoltaic side. The control objective for each dc/dc converter is to extract maximum power from each different photovoltaic system and wind system, and transfer two different powers to the inverter and load.
The modular line-connected photovoltaic PCS (power conditioning system) is proposed. The proposed system consists of a step-up DC-DC converter and a full-bridge inverter. A step-up DC-DC converter using a dual series-resonant rectifier circuit and a active-clamp circuit is proposed to achieve a high efficiency and a high input-output voltage ratio efficiently. An IncCond (incremental conductance) MPPT (maximum power point tracking) algorithm that improves MPPT characteristic is used. By control a inverter using a linearized output current controller, a unity power factor is achieved. All algorithms and controllers are implemented on a single-chip microcontroller and the superiority of the proposed algorithms and controllers is proved by experiments.
풍력 및 태양광 발전시스템은 화석에너지의 고갈에 대한 대체에너지로 각광을 받고 있으며, 환경오염을 발생하지 않고 무한정으로 사용할 수 있으나 풍속과 태양광의 변화에 따른 안정성의 문제가 발생한다. 풍력발전시스템의 경우 태풍과 급속한 풍속의 변화에 의해 시스템의 안정성 문제가 발생한다. 본 논문에서는 풍속을 이용한 피드백 제어를 기초로 하는 자동강풍제어기를 포함하는 풍력 발전시스템을 구성하였으며, 이를 다양한 조건의 실험을 통하여 입증하였다. 태양전지 어레이의 최대 출력을 위한 MPPT제어와 고르지 못한 DC 전압을 정류하기 위하여 buck-boost컨버터를 사용하였고, 실험을 동하여 시스템 출력전류 리플 저감의 결과를 확인하였다.
This paper presents a new circuit topology of high-frequency soft switching commutation boost type PWM chopper-fed DC-DC power converter with a loadside auxiliary passive resonant snubber. In the proposed boost type chopper-fed DC-DC power converter circuit operating under a principle of ZCS turn-on and ZVS turn-off commutation, the capacitor and inductor in the auxiliary passive resonant circuit works as the lossless resonant snubber. In addition to this, the voltage and current peak stresses of the power semiconductor devices as well as their di/dt or dv/dt dynamic stress can be effectively reduced by the single passive resonant snubber treated here. Moreover, it is proved that chopper-fed DC-DC power converter circuit topology with an auxiliary passive resonant snubber could solve some problems on the conventional boost type hard switching PWM chopper-fed DC-DC power converter. The simulation results of this converter are illustrated and discussed as compared with the experimental ones. The feasible effectiveness of this soft witching DC-DC power converter with a single passive resonant snubber is verified by the 5kW, 20kHz experimental breadboard set up to be built and tested for new energy utilization such as solar photovoltaic generators and fuel sell generators.
This work aims to study and analyze the various operating modes of universal power converter which is powered by solar and thermoelectric generators. The proposed converter is operated in a DC-DC (buck or boost mode) and DC-AC (single phase) inverter with high efficiency. DC power sources, such as solar photovoltaic (SPV) panels, thermoelectric generators (TEGs), and Li-ion battery, are selected as input to the proposed converter according to the nominal output voltage available/generated by these sources. The mode of selection and output power regulation are achieved via control of the metal-oxide semiconductor field-effect transistor (MOSFET) switches in the converter through the modified stepped perturb and observe (MSPO) algorithm. The MSPO duty cycle control algorithm effectively converts the unregulated DC power from the SPV/TEG into regulated DC for storing energy in a Li-ion battery or directly driving a DC load. In this work, the proposed power sources and converter are mathematically modelled using the Scilab-Xcos Simulink tool. The hardware prototype is designed for 200 W rating with a dsPIC30F4011 digital controller. The various output parameters, such as voltage ripple, current ripple, switching losses, and converter efficiency, are analyzed, and the proposed converter with a control circuit operates the converter closely at 97% efficiency.
A concern about micro grid connection system is elevated. The reason is that carbon dioxide emission is regionally restricted to prevent the drain of fossil fuel, high oil prices and global warming. The existing photovoltaic DC-DC converter is operated by the full-bridge method. However, the configuration is complicated because a phase shift method is required to raise an efficiency. A photovoltaic DC-DC converter connected with second layered half-bridge converter and boost converter is proposed in this paper. This proposed DC-DC converter is easy to control and has an advantage of reducing the size. Finally, the validity of the proposed converter is verified by the experimentation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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