Maximum power point tracking (MPPT) under the partial shading condition is a challenging research topic for photovoltaic systems. Shaded photo-voltaic module result in complex peak patterns on the power versus voltage curve which can misguide classical MPPT algorithms. Thus, various kinds of global MPPT algorithms have been studied. These have typically consisted of partial shading detection, global peak search and MPPT. The conventional partial shading detection algorithm aims to detect all of the occurrences of partial shading. This results in excessive execution of global peak searches and discontinuous operation of the MPPT. This in turn, reduces the achievable power for the PV module. Based on a theoretical investigation of power verse voltage curve patterns under various partial shading conditions, it is realized that not all the occurrences of partial shadings require a global peak search. Thus, an intelligent partial shading detection algorithm that provides exact identification of global peak search necessity is essential for the efficient utilization of solar energy resources. This paper presents a new partial shading determinant algorithm utilizing adaptive threshold levels. Conventional methods tend to be too sensitive to sharp shading patterns but insensitive to smooth patterns. However, the proposed algorithm always shows superb performance, regardless of the partial shading patterns.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.25
no.1
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pp.29-36
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2020
In this study, a variable step algorithm is proposed on the basis of the perturb and observe method. The proposed algorithm can follow the maximum power point (MPP) quickly when solar irradiance changes rapidly. The proposed technique uses the voltage change characteristic at the MPP when the environment changes because of insolation or temperature. The MPP is tracked through the voltage control using a variable step method. This method determines the sudden change of solar irradiance by setting the threshold value and operates in fast tracking mode to track the MPP rapidly. When the operation point reaches the MPP, the mode switches to the variable step mode to minimize the steady state error. In addition, the output disturbance is decreased through the optimization of the control method design. The performance of the proposed MPPT algorithm is verified through simulation and experiment.
The efficiency of photovoltaic generation systems depends on the maximum power point tracking (MPPT) technique. Among the various schemes presented in the literature, the incremental conductance (INC) method is one of the most frequently used due to its superb tracking ability under changes in insolation and temperature. Generally, conventional INC algorithms implement a simple duty-cycle updating rule that is mainly found on the polarity of the peak-power evaluation function. However, this fails to maximize the performance in both steady-state and transient conditions. In order to overcome this limitation, a novel regulated INC (r-INC) method is proposed in this paper. Like the compensators in automatic control systems, this method applies a digital compensator to evaluate the INC function and improve the capability of power tracking. Precise modeling of a new MPPT system is also presented in the optimized design process. A 120W boost peak power tracker is utilized to obtain comparative test results and to confirm the superiority of the proposed method over existing techniques.
Kim, Dong-Gyun;Park, Kwan-nam;Cho, Sang-Yoon;Lee, Young-Kwoun;Yu, Gwon-Jong;Song, Seung-Ho;Choy, Ick;Choi, Ju-Yeop
Proceedings of the KIPE Conference
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2016.07a
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pp.469-470
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2016
Since efficiency of maximum power point tracking (MPPT) is important for photovoltaic systems, a number of MPPT algorithms have already been researched for other environment, however, the most of MPPT algorithms can't track maximum point in dynamic irradiation. In this paper, P&O and 3-Point MPPT which is more specialized in dynamic irradiation are compared in basis of European Efficiency Test(EN50530). The efficiency of 3-Point MPPT algorithm is proved by simulation and experiment. In result, 3-Point MPPT shows higher efficiency in dynamic irradiation and less affected by environment than P&O.
Kim, Soo-Bin;Jo, Yeong-Min;Choi, Ju-Yeop;Song, Seung-Ho;Choy, Ick;Lee, Young-Kwon
Proceedings of the KIPE Conference
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2014.11a
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pp.7-8
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2014
본 논문에서는 보편적으로 태양광 시스템에 적용되는 MPPT(Maximum Power Point Tracking) 기술들이 가지는 단점을 상호 보완하는 하이브리드 MPPT 제어 알고리즘을 제안하였다. 널리 사용되고 있는 MPPT 기술들을 비교하여 분석하였고, 이를 바탕으로 각 기술들의 단점을 상호 보완할 수 있는 요소들을 추출하여 MPPT 알고리즘에 적용하였다. 구현된 알고리즘은 최대전력점으로부터 동작점이 떨어져 있는 경우 빠르게 추적할 수 있는 속응성을 가지며, 정상상태에서는 안정도를 높이고, 국부적인 최대전력점(LMPP; Local Maximum Power Point) 발생 시 이를 감지하여 전체 특성 곡선의 최대전력점(GMPP; Global Maximum Power Point)을 찾아가도록 하였다. 또한 시뮬레이션을 통해 그 특성을 확인하였다.
Osman, Siti Rahimah;Rahim, Nasrudin Abd.;Selvaraj, Jeyraj;Al-Turki, Yusuf A.
Journal of Power Electronics
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v.15
no.4
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pp.929-938
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2015
Maximum power point tracking (MPPT) and battery charging control are two important functions for a solar battery charger. The former improves utilization of the available solar energy, while the latter ensures a prolonged battery life. Nevertheless, complete implementation of both functions can be complex and costly, especially for low voltage application such as standalone street lamps. In this paper, the operation of a solar battery charger for standalone street light systems is investigated. Using only one voltage sensor, the solar charger is able to operate in both MPPT and constant voltage (CV) charging mode, hence providing high performance at a low cost. Using a lab prototype and a solar simulator, the operation of the charger system is demonstrated and its performance under varying irradiance is validated.
The power-voltage (P-V) curve of photovoltaic (PV) arrays connected in parallel to bypass diodes would have several local maximum power points (LMPP) under partial shading conditions (PSC). Conventional maximum power point tracking (MPPT) methods fail to search for the global maximum power point (MPP) because the searched peak point may remain at the LMPP on the P-V curve under PSC. This study proposes an improved MPPT algorithm to ensure that PV arrays operate at global maximum power point (GMPP) under PSC. The proposed algorithm is based on a critical study and a series of observations of PV characteristics under PSC. Results show the regularity of voltage interval between LMPPs. The algorithm has the advantages of rapidly reaching GMPP, maintaining stability, and recovering GMPP quickly when the operating condition changes. Simulation and experimental results demonstrate the feasibility of the proposed algorithm.
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.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.28
no.5
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pp.31-38
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2014
Maximum power point tracking method is very important to enhance efficiency of photovoltaic system. Meanwhile a lot of research about MPPT has been studied and developed new one better than a method of the past. This paper deals with Perturb and Observation that are most commonly used. Tracking parameter changed PV voltage for PV current and it was simulated with P-SIM program. The P&O tracking method to use current for parameter lows ripple rate of output and enhances response rate of tracking. Through this study, it has been demonstrated that method using current for tracking parameter is effective.
Z-source inverters (ZSI) are used to realize both DC voltage boost and DC-AC inversion in single stage with a reduced number of power switching devices. A traditional MPPT control algorithm provides a shoot-through interval which should be inserted in the switching waveforms of the inverter to output the maximum power to the Z-network. At this instant, the voltage across the Z-source capacitor is equal to the output voltage of a PV array at the maximum power point (MPP). The control of the Z-source capacitor voltage beyond the MPP voltage of a PV array is not facilitated in traditional MPPT algorithms. This paper presents a unified MPPT control algorithm to simultaneously achieve MPPT as well as Z-source capacitor voltage control. Development and implementation of the proposed algorithm and a comparison with traditional results are discussed. The effectiveness of the proposed unified MPPT control strategy is implemented in Matlab/Simulink software and verified by experimental results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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