Technical ReportPDF Available

Proiect de cercetare științifică: Cercetări privind integrarea surselor fotovoltaice în rețelele electrice

Authors:

Abstract and Figures

Principalul obiectiv al acestui proiect îl constituie cercetarea sistemelor care utilizează sursele fotovoltaice (FV) ca surse regenerabile de producere a energiei electrice. Se urmărește integrarea surselor FV în sistemul electroenergetic, având în vedere particularitățile impuse de acestea, prin modelarea surselor FV împreună cu rețeaua electrică şi analiza ansamblului sistem FV - rețea în vederea determinării problemelor de comportare a rețelei la conectarea surselor FV în regim normal de funcționare și regim tranzitoriu. Totodată, proiectul își propune să promoveze instalațiile FV, respectiv energia solară ca sursă regenerabilă de energie. Se studiază şi se modelează/ simulează în principal sisteme care să folosească o eficienţă maximă a procesului de conversie FV a energiei solare și de integrare a surselor FV în rețelele electrice. Keywords: Solar Energy, Photovoltaics, Solar Cells, Photovoltaic Systems, Grid Converters for Photovoltaic Systems Conducătorul de doctorat: prof. univ. dr. ing. Marcel Istrate
Content may be subject to copyright.
Iași,
Septembrie 2012
UNIVERSITATEA TEHNICĂ GHEORGHE ASACHIDIN IAŞI
FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ, ENERGETICĂ
ŞI INFORMATICĂ APLICATĂ
Str. Prof. Dr. docent Dimitrie Mangeron 21-23, Iaşi, 700050, ROMANIA
Tel: +40 232 278680, 278683 Fax: +40 232 237627
E-mail: decanat@ee.tuiasi.ro, www.ee.tuiasi.ro
ŞCOALA DOCTORALĂ A FACULTĂŢII DE INGINERIE ELECTRICĂ,
ENERGETICĂ ŞI INFORMATICĂ APLICATĂ
PROIECT DE CERCETARE ŞTIINŢIFICĂ
CERCETĂRI PRIVIND INTEGRAREA SURSELOR
FOTOVOLTAICE ÎN REȚELELE ELECTRICE
Domeniul de doctorat: Inginerie Energetică
Conducător Ştiinţific,
Prof. Univ. Dr. Ing. Marcel ISTRATE
Doctorand,
Drd. Ing. Ioan Viorel BANU
1
Cuprins
Cuprins ......................................................................................................................................................... 1
1. Rezumatul proiectului .............................................................................................................................. 2
1.1. Informații Generale ............................................................................................................................. 2
1.2. Termeni cheie ..................................................................................................................................... 2
2. Descrierea științifică a proiectului .......................................................................................................... 3
2.1. Scopul proiectului de cercetare ........................................................................................................... 3
2.2. Importanța și relevanța temei .............................................................................................................. 3
2.2.1. Introducere .................................................................................................................................. 3
2.2.2. Modelarea celulelor și a matricelor fotovoltaice ........................................................................... 4
2.2.3. Modelarea convertoarelor de putere și a invertoarelor ................................................................ 6
2.2.3.1. Analiza și modelarea convertoarelor c.c.-c.c. ....................................................................... 6
2.2.3.2. Analiza și modelarea invertoarelor ....................................................................................... 8
2.2.4. Urmărirea punctului de putere maximă pentru sistemele fotovoltaice ....................................... 10
2.2.5. Sisteme fotovoltaice conectate la reţea ..................................................................................... 13
2.3. Metodologia cercetării ....................................................................................................................... 13
2.4. Gradul de originalitate/inovare (potențialul de promovare a inovării) ................................................ 14
2.5. Gradul de interdisciplinaritate/transdisciplinaritate/multidisciplinaritate ............................................. 14
2.6. Integrarea proiectului în prioritățile europene .................................................................................... 14
2.7. Rezultate preconizate ....................................................................................................................... 14
3. Managementul proiectului ..................................................................................................................... 15
3.1. Planul de realizare a proiectului. Obiective, activități și diagrama Gantt ........................................... 15
3.2. Fezabilitatea proiectului .................................................................................................................... 16
3.3. Planul de diseminare a rezultatelor preconizate ............................................................................... 17
3.4. Probleme de etică ............................................................................................................................. 17
4. Concluzii ................................................................................................................................................. 18
Bibliografie ................................................................................................................................................. 19
2
1. Rezumatul proiectului
Principalul obiectiv al acestui proiect îl constituie cercetarea sistemelor care utilizează sursele
fotovoltaice ca surse regenerabile de producere a energiei electrice. Se urmărește integrarea surselor
fotovoltaice în sistemul electroenergetic având în vedere particularitățile impuse de acestea prin
modelarea surselor fotovoltaice împreună cu rețeaua şi analiza ansamblului sistem fotovoltaic - rețea în
vederea determinării problemelor de comportare a rețelei la conectarea surselor fotovoltaice în regim
normal de funcționare și regim tranzitoriu.
Totodată proiectul își propune promoveze instalaţiile fotovoltaice, respectiv energia solară ca sursă
regenerabilă de energie.
Se studiază şi se modelează/simulează în principal sisteme care folosească o eficienţă maximă a
procesului de conversie fotovoltaică a energiei solare și de integrare a surselor fotovoltaice de energie
în rețelele electrice.
1.1. Informații Generale
Tema abordată de proiect reprezintă un domeniu de cercetare bazat pe abordarea surselor
regenerabile de energie. Ea are caracter multidisciplinar și se încadrează în politica energetică
națională și internațională, prin transferul și implementarea celor mai recente tehnologii în ingineria
energetică, având ca scop obținerea de soluții performante pentru conectarea surselor fotovoltaice în
rețelele electrice.
Importanta științifică a temei este dată prin cele doua direcții de cercetare ale conectării surselor
fotovoltaice la rețelele electrice abordate:
modelarea principalelor componente ale sistemelor fotovoltaice conectate la o rețea electrică de
interes public cum ar fi: celula fotovoltaică, panoul fotovoltaic, convertoare coborâtor respectiv
ridicător de tensiune c.c.-c.c., invertorul, controlerul pentru urmărirea punctului de putere maximă
(MPPTMaximum Power Point Tracker), reţeaua electrică și
simularea funcționării ansamblului sistem fotovoltaic - rețea având in vedere particularitățile impuse
de acestea.
1.2. Termeni cheie
1. Surse regenerabile de energie
2. Sisteme fotovoltaice;
3. Modelare, simulare;
4. Rețele electrice
5. Sistem electroenergetic;
3
2. Descrierea tiințifică a proiectului
2.1. Scopul proiectului de cercetare
Lucrarea are drept scop studiul conectării sistemelor fotovoltaice la rețeaua electrică de interes public,
precum și analiza acestora în diferite regimuri de funcționare având în vedere evaluarea impactului
asupra rețelei electrice la care sunt conectate, influența asupra calității energiei și metode de
îmbunătățire a funcționării unor astfel de sisteme.
De asemenea lucrarea își propune studierea principalelor metode de modelare şi simularea a
instalațiilor fotovoltaice împreună cu rețeaua electrică şi analiza problemelor caracteristice integrării
surselor fotovoltaice în sistemul electroenergetic care să conducă la determinarea fenomenelor ce apar
în diferite regimuri de funcționare cu multiple avantaje asupra funcționării rețelelor electrice.
2.2. Importanța și relevanța temei
2.2.1. Introducere
În contextul global actual de energie și mediu, obiectivul reducerii emisiilor de gaze cu efect de seră și a
substanțelor poluante (în urma protocolului de la Kyoto) prin exploatarea surselor alternative și
regenerabile de energie, în vederea reducerii utilizării combustibililor fosili, sortiți epuizării datorită
consumului mare a acestora din mai multe țări, a devenit de o importanță majoră [1].
Dintre diferitele sisteme care utilizează surse regenerabile de energie, celulele fotovoltaice sunt
promițătoare, datorită calităților intrinseci ale sistemului în sine: costuri foarte reduse de exploatare (în
care combustibilul este gratuit), cerințe de întreținere limitate, fiabile, silențioase și destul de ușor de
instalat. În plus, în unele aplicații autonome (stand-alone), celulele fotovoltaice sunt cu siguranță
convenabile în comparație cu alte surse de energie, în special în acele locuri greu accesibile, în care
este neeconomic se instaleze linii electrice tradiționale [1]. Datorită acestor avantaje, astăzi
fotovoltaicele reprezintă una dintre cele mai rapide piețe în creștere din lume [2].
În anul 2011, una dintre caracteristicile dominante ale peisajului energiei regenerabile a fost încadrarea
în costurile tehnologice. Prețurile modulelor fotovoltaice au scăzut cu aproape 50%. Aceste schimbări
au adus acestei importante tehnologii de energie regenerabilă apropierea de o alternativă competitivă la
combustibili fosili, cum ar fi cărbunele și gazul [3].
Celulele solare fotovoltaice reprezintă una dintre cele mai rapide tehnologii energetice în creștere, cu o
creștere medie anuală în ultimul deceniu de aproximativ 40% [5-7]. Capacitatea FV instala în țările
raportoare IEA PVPS în cursul anului 2010 (aproximativ 14,2 GW) reprezintă o creștere mai mare de
50% față de anul precedent, atingând o capacitate totală instalată de aproape 35 GW [4] (figura 1).
Pe durata anului 2007, piețele sistemelor fotovoltaice conectate la rețea nesubvenționate au continuat
să crească în mare măsură în toată lumea, deși mai puțin viguros decât cele conectate la rețea
finanțate din fonduri publice [5].
4
Fig. 1. Creșterea cumulativă a capacității puterii FV conform [4]
Din capacitatea totală instalată în țările raportoare IEA PVPS, pe parcursul anului 2010, mai puțin de
0,7% s-au instalat în aplicații FV autonome, iar acestea reprezintă acum până aproximativ 3% din
capacitatea FV instalată cumulată din țările raportoare IEA PVPS. În figura 2 se prezintă poziția
dominantă realizată în prezent de aplicațiile FV conectate la rețea într-un număr tot mai mare de țări. Se
remarcă faptul că în urmă cu doar un pic peste un deceniu, capacitățile instalațiilor FV autonome au fost
împărțite aproape în mod egal cu cele conectate la rețea [4].
Fig. 2. Procentajul capacității puterii FV conform [4]
După cum se poate observa din figura 2, proporția sistemele fotovoltaice conectate la rețea instalate în
țările raportoare IEA PVPS a crescut de la aproximativ 25% în anul 1992 la circa 97% în 2010 [4].
2.2.2. Modelarea celulelor și a matricelor fotovoltaice
De obicei, celulele solare sau fotovoltaice (FV) sunt modelate folosind un anumit tip de circuit echivalent
(modelare directă folosind componentele fizice din domeniul electric (rezistori, condensatoare, diode)
pentru a implementa ecuația modelului matematic. Orice model fotovoltaic se bazează pe
comportamentul diodei, care-i dă celulei FV caracteristica sa exponențială [11].
În literatura de specialitate, există mai multe modele matematice care descriu funcționarea și
comportamentul generatorului fotovoltaic. Aceste modele diferă în procedura de calcul, precizia și
numărul de parametri implicați în calculul caracteristicii curent-tensiune [41].
Anul
Sisteme FV conectate la rețea
Sisteme FV autonome
Anul
Puterea PV totală instalată [%]
Sisteme FV conectate la rețea
Sisteme FV autonome
5
Cele mai frecvente modele ale celulei solare sunt modelul cu o singură diodă, care oferă un bun
compromis între precizie și simplitate [8], modelul cu două diode folosit pentru a reprezenta efectul de
recombinare a purtătorilor [9], precum și un model cu trei diode care include influenta efectelor care nu
sunt luate în considerare de modelele anterioare [10]. Cel mai utilizat model al celule solare este
modelul cu o singură diodă format dintr-o rezistență serie (cea mai mare parte a modelului și
respectiv rezistența de contact), conectate în serie cu o combinație în paralel a unei surse de curent, o
diodă exponențială și o rezistență conectată în paralel (modelele curenților de scurgere, în primul
rând datorită unor defecte) [11, 12].
În figura 3 este dată schema modelului celulei FV cu o singură diodă. Curentul de ieșire al celulei FV
[12] este dat de ecuația (1).
=

1

1+
(1)
unde:
 este curentul de inducție solar:  =
, in care este iradiația (intensitatea luminii), în
/ care cade pe celulă,  este curentul solar generat măsurat pentru iradierea ;
, este curentul de saturație al primei diode și respectiv al diodei a doua;
este tensiunea termică, /, unde: k este constanta lui Boltzmann, este temperatura de
operare a dispozitivului fotovoltaic, este sarcina elementară a electronului;
, este factorul de calitate (coeficientul de emisie) al primei diode și respectiv al celei de-a doua
diode;
, este rezistența serie și respectiv rezistența paralel (shunt);
este tensiunea de la bornele celulei FV.
Modelul celulei FV este dat de o rezistenţă conectată în serie cu o combinaţie în paralel a unei surse
de curent, două diode exponenţiale şi o rezistență în paralel [11, 12].
Această reprezentare permite alegerea a unul din cele două modele: model cu 8 parametri, şi un model
cu 5 parametri în cazul în care pentru ecuaţia (1) se aplică următoarele ipoteze simplificatoare:
impedanţa rezistenței paralele este infinită şi curentul de saturaţie al diodei a doua este zero [12].
Fig. 3. Modelul circuitului echivalent al celulei solare [11]
Curentul solar-indus , curentul de saturaţie al primei diode , şi curentul de saturaţie al diodei a
doua , rezistenţa serie şi rezistenţa în paralel depind de temperatură [12].
Caracteristicile V-I și V-P pentru o matrice fotovoltaică provenite din ecuația (1) sunt date în figura 4.
Acestea sunt trasate la diferite nivele ale iradiației solare și respectiv la diferite valori ale temperaturii.
6
Curba V-I reprezintă comportamentul standard al celulei FV și respectiv al matricei FV. În mijlocul
acestei caracteristice se află punctul de putere maximă (MPP- Maximum Power Point). Acest punct este
foarte critic pentru acest tip de sistem pentru extragerea puterii maxime a matricei FV. Rezultă astfel ca
obiectiv principal încercarea funcționării în jurul acestui punct de maxim, în scopul de a face celulele FV
să lucreze la eficiență maximă [11].
Fig. 4. Caracteristici V-I și V-P pentru o matrice FV [35]
Parametrii celulei FV folosiți în majoritatea modelelor sunt [1]: tensiunea de mers în gol V [V], curentul
de scurtcircuit I [A], tensiunea la putere maximă V [V], curentul la putere maximă I [A], și
puterea maximă P
 [W].
2.2.3. Modelarea convertoarelor de putere și a invertoarelor
Elementul cheie în integrarea în rețea a sistemelor FV este convertorul rețelei. În timp ce câmpul
electromagnetic are un rol important la mașina sincronă, convertorul rețelei se bazează în principal pe
tehnologia semiconductorilor și procesarea semnalului, iar filtrul său de conectare, unde bobina deține o
poziție dominantă, încă mai are un rolul esențial de jucat în comportamentul tranzitoriu [43].
2.2.3.1. Analiza și modelarea convertoarelor c.c.-c.c.
Funcţionarea convertoarelor c.c-c.c. în comutaţie are la bază funcţionarea în regim de ON-OFF a
tranzistoarelor comandate de un semnal PWM (Pulse-width Modulation) cu o frecvenţă în domeniul
20kHz - 400kHz [13, 14].
7
Dintre diversele tipuri de convertoare c.c.-c.c., doar convertoarele Buck şi Boost constituie configuraţii
de bază, celelalte convertoare fiind combinaţii ale acestor topologii. Aceste convertoare se
caracterizează prin faptul stabilizează valoarea tensiunii de la intrarea lor în tensiune continuă la un
nivel de tensiune dorit. Ca şi principiu de funcţionare, convertoarele lucrează pe principiul conectării şi
deconectării sarcinii de la sursa de alimentare prin intermediul unui dispozitiv electronic de putere, și pot
avea două moduri de funcționare: regim de curent neîntrerupt (CCM - continuous current conduction
mode) cât şi în regim de curent întrerupt (DCM discontinuous current conduction mode) [15].
Cele mai simple convertoare controlabile sunt realizate dintr-un singur tranzistor, o diodă și o bobină în
calitate de componente principale. Atunci când intrarea convertorului este o matrice FV, cel mai bun
randament poate fi obținut cu convertorul boost [41].
Convertorul coborâtor (Buck)
Convertorul coborâtor (Buck), produce o tensiune continuă medie de ieșire mai mică decât tensiunea
continuă de intrare [15]. Structura acestui convertor este una simplă, ce oferă o eficienţă ridicată în
majoritatea aplicaţiilor în care este folosit [13, 16]. Schema de principiu a convertorului buck [18] este
prezentată în figura 5.
Convertorul coborâtor c.c.-c.c. (buck convertor) este folosit ca un transformator de curent continuu, care
poate potrivi sarcina optimă a matricei FV prin modificarea factorului de umplere (duty cycle D) în timpul
comutării sale [17]. În general, funcționarea unui convertor buck ideal este descrisă de ecuația (2) [19-
21, 31].
  = 
=
(2)
în care  și  sunt tensiunea și curentul de pe partea matricei FV (la intrarea convertorului buck), iar
 și  sunt tensiunea și curentul de pe partea sarcinii (la ieșirea convertorului buck).
Fig. 5. Schema de principiu a convertorului buck [18]
Atunci când tranzistorul  este pornit, curentul din matrice FV poate circula numai prin intermediul
bobinei în combinația paralel a condensatorului și a sarcinii rezistive , crescând tensiunea
condensatorului. Atunci când tranzistorul este oprit, trebuie rămână curent de curgere în inductor,
deci curentul inductorului este acum furnizat de condensator prin diodă, cauzând descărcarea
condensatorului. Gradul de încărcare sau descărcare a condensatorului depinde de factorul de umplere
al tranzistorului. În cazul în care tranzistorul este în mod continuu (în regim de curent întrerupt),
condensatorul se va încărca la tensiunea matricei FV. În cazul în care tranzistorul nu este pornit,
condensatorul nu se va încărca [19].


+
8
Convertorul ridicător (Boost)
Convertorul boost este cel mai cunoscut circuit utilizat pentru obţinerea la ieşirea acestuia a unei
tensiuni medii mai mari decât tensiunea la care este alimentat [15, 22]. Schema de principiu a
convertorului boost este prezentată în figura 6. La fel ca în cazul convertorului buck, tranzistorul 
este pornit și oprit într-o manieră ciclică. În timp ce acesta este pornit se acumulează curent în
inductorul iar apoi când comutatorul (tranzistorul) se deschide, tensiunea de la bornele bobinei își
modifică polaritatea iar curentul circulă prin diodă către sarcină. Pentru a menține tensiunea pe sarcină
constantă este utilizat din nou un condensator [18].
Fig. 6. Schema de principiu a convertorului boost [18]
Ca și în cazul convertorului buck, pentru a controla raportul de transformare este folosit un semnal
PWM. Tensiunea de ieșire a convertorului boost (tensiunea la bornele sarcinii rezistive ) în regim de
curent neîntrerupt este dată de ecuația (3) [15, 18].
 =1
1
(3)
Convertorul boost în regim de curent neîntrerupt (conducție continuă) absoarbe de la sursă un curent
continuu, dar curentul pe sarcină va fi discontinuu. Aceas sursă de curent continuu poate fi
avantajoasă pentru aplicații fotovoltaice, deoarece reduce filtrarea necesară între matrice FV și
convertor. Convertorul poate fi utilizat în regim de curent întrerupt (modul discontinuu), atunci când
tensiunea pe sarcină depinde atât de raportul ciclului de lucru (factorului de umplere), cât și de curentul
de comutație. În cazul convertorului boost, tensiunea poate crește la o valoare foarte mare atunci când
nu există nici un curent de sarcină, cu excepția cazului în care sunt luate măsuri active pentru
prevenirea acest eveniment [18].
2.2.3.2. Analiza și modelarea invertoarelor
Convertoarele c.c.-c.a, denumite şi invertoare, reprezintă o categorie de circuite electronice de putere,
prin care se controlează puterea unei sarcini de curent alternativ. Aceste invertoare transformă o sursă
de tensiune (sau curent) continuă într-o sursă de tensiune (sau curent) alternativă, de amplitudine sau/şi
frecvenţă variabilă [15, 23, 24].
Dezvoltarea topologii pentru invertoarele fotovoltaice fără transformator a dus la apariția a două familii
de convertoare: în punte H, utilizată în forma full-bridge sau în forma half-bridge pentru ambele
conversii c.c.-c.c. și c.c.-c.a. și respectiv cu punct neutru flotant (NPC - Neutral Point Clamped) utilizată
atât în invertoare monofazate (full-bridge sau half-bridge) cât și în invertoare trifazate [43].

+

9
De obicei cele mai multe dintre invertoarele FV trifazate nu sunt invertoare trifazate cu trei conductoare,
ci mai degrabă invertoare trifazate cu patru conductoare. Efectiv acestea lucrează sub forma a trei
invertoare monofazate independente [43].
În funcție de cerințele sarcinii, sunt disponibile diferite tipuri de invertoare. Selectarea invertorului
adecvat pentru o anumită aplicație depinde de cerințele forme de undă a sarcinii și de eficiența
invertorului. Selecția invertorului va depinde, de asemenea, de faptul dacă invertorul va fi o parte dintr-
un sistem conectat la rețea sau un sistem autonom. Încă există multe oportunități pentru inginerii de
proiectare de îmbunătățire a invertoarelor, deoarece defectarea invertorului rămâne una din principale
cauze ale defectării sistemului FV [19].
Datorită varietății extrem de mare a tipologiilor de invertoare FV fără transformator, structurile de control
sunt de asemenea, foarte diferite, iar algoritmii de modulare sunt specifici pentru fiecare topologie.
Conform [43], pentru un invertor FV fără transformator cu treaptă boost, pot fi definite trei clase diferite
de funcții de control:
1. Funcțiile de bază - comune tuturor invertoarele legate în rețea:
Controlul curentului rețelei:
Limitarea THD impusă de standarde;
Stabilitatea în cazul unor variații mari ale impedanței rețelei;
Capabilitatea de a funcţiona la perturbări ale tensiunii rețelei (Ride-through grid voltage
disturbances).
Controlul tensiuni continue:
Adaptarea la variațiile de tensiune de rețea;
Capabilitatea de a funcţiona la perturbări ale tensiunii rețelei.
Sincronizarea rețelei:
Funcționarea la factor de putere unitar în conformitate cu cerințele standardelor;
Capabilitatea de a funcţiona la perturbări ale tensiunii rețelei.
2. Funcții specifice FV - comune tuturor invertoarele FV:
Urmărirea punctului de putere maximă (MPPT):
Eficiență MPPT foarte ridicată în regim stabilizat (de obicei> 99%);
Urmărirea rapidă la schimbării rapide ale iradiației (eficiență dinamică a MPPT);
Funcționarea stabilă la niveluri foarte scăzute ale iradiiei.
Protecția la anti-insularizare (AI - Anti-islanding), conform standardelor (VDE 0126, IEEE 1574).
Monitorizarea rețelei:
Sincronizare;
Detectarea rapidă a tensiunii/frecvenței pentru AI pasivă.
Monitorizarea centralei:
Diagnosticarea panourilor matricei FV;
Detectarea umbririi parțiale.
3. Funcții auxiliare
Protejarea rețelei (Grid support):
Controlul local al tensiunii;
Compensarea puterii reactive;
Compensarea armonicilor;
Capabilitatea de a face faţă defectelor (Fault ride through).
10
Pentru detalii cu privire la diverse topologii, modularea și controlului convertoarelor moderne de rețea
folosite în cazul sistemelor fotovoltaice a se consulta [43].
2.2.4. Urmărirea punctului de putere maximă pentru sistemele fotovoltaice
Controlul urmăririi punctului de putere maximă (MPPT- Maximum Power Point Tracking) combinat cu un
convertor cc.-cc. permite unui generator fotovoltaic producă puterea maximă continuă, indiferent de
condițiile metrologice (iluminare, temperatură) [41].
De obicei, atunci când un modul FV este conectat direct la o sarcină, punctul de operare al acestuia
este rar la punctul de putere maximă sau MPP (Maximum Power Point) [11]. Principiul de funcționare al
urmăririi punctului de putere maximă este de a plasa un convertor între sarcină și matricea FV, așa cum
se arată în figura 7 [11, 25-27], pentru a regla tensiunea (sau curentul) de ieșire a matrice FV, astfel
încât să fie extrasă puterea maximă disponibilă [28]. De asemenea, un convertor de putere este
necesar pentru a regla fluxul de energie de la matrice FV la sarcină [11]. În metoda descrisă în [25],
convertorul de putere este controlat cu ajutorul puterii de ieșire al matrice FV [26]. Senzorii de tensiune
și curent permit măsurarea puterii. În cazul în care este disponibilă valoarea puterii se poate decide
dacă se merge în sus sau în jos pe curba de putere [11].
Matrice FV este o sursă de putere continuă neregulată, care trebuie să fie condiționată în mod
corespunzător pentru a interfața cu rețeaua. Convertorul c.c.-c.c. este prezent la ieșirea matricei FV în
scopul urmăririi punctului de putere maximă (MPPT), adică pentru extragerea puterii maxime disponibile
pentru un nivel dat al radiației solare [28].
Mai mulți binecunoscuți algoritmi de control direct sunt utilizați pentru a realiza urmărirea punctului de
putere maximă (MPPT) [11]. Există cel puțin 19 metode distincte de algoritmi de control MPPT, cu
diferite variații de implementare și performanță [30]. Cei mai cunoscuți algoritmii MPPT clasici sunt
perturbă și observă (P&O) și conductanță incrementală (IncCond). Aceste metode sunt bazate pe
aceeași tehnologie, reglând tensiunea matricei FV pentru urmărirea punctului optim stabilit, care
reprezintă tensiunea la punctul de operare optim (MPP) [42].
Fig. 7. Schema bloc de conectare a unei matrice FV la sarcină
Algoritmii P&O sunt utilizați pe scară largă în urmărirea punctului de putere maximă datorită structurii lor
simple și a numărului redus de parametrii măsurați necesari [36].
11
În figura 8 este dată diagrama algoritmului perturbă și observă. După cum spune și numele, conceptul
din spatele acestui algoritm se bazează pe observarea puterii de ieșire a matricei FV și perturbarea
acesteia prin modificarea tensiunii sau curentului de operare a matricei FV. Algoritmul incrementează
sau decrementează încontinuu tensiunea sau curentul de referință pe baza valorii precedente a puterii
până când se ajunge la punctul de putere maximă [36, 37].
Fig. 8. Diagrama algoritmului perturbă și observă [36]
După cum se observă din figura 9, în care este prezentat semnul derivatei / la diferite poziții pe
curba caracteristică V-P a unei matrice FV, dacă tensiunea de funcționare a matricei FV este perturbată
într-o direcție dată și /> 0, este cunoscut faptul perturbarea deplasează punctul de
funcționare a matricei FV față de MPP. Algoritmul P&O va continua apoi să perturbe tensiunea matricei
FV în aceeași direcție. Dacă /< 0, atunci schimbarea punctului de funcționare deplasează
punctul de funcționare al matricei FV departe de MPP, iar algoritmul P&O inversează direcția de
perturbare [33, 34].
Fig. 9. Semnul derivatei / pe caracteristica V-P a unei matrice FV[31, 32]
Avantajele acestei metode pot fi rezumate după cum urmează: cunoașterea caracteristicilor generatorul
fotovoltaic nu este necesară și este relativ simplă. Cu toate acestea, în starea de echilibru, punctul de
funcționare oscilează în jurul MPP, cauzând pierderi de energie [41].
12
Metoda conductanță incrementală se axează în mod direct pe variațiile de putere. Curentul și tensiunea
de ieșire a panoului fotovoltaic sunt utilizate pentru a calcula conductanța și conductanța incrementală
[41]. Derivata puterii FV în raport cu tensiunea este prezentată în ecuația (4) [11, 29]:

=()
 = 
+ 
=+ 

(4)
Punctul de putere maximă (MPP) va fi găsit atunci când [11, 29]:

= 0 + 
= 0
=

(5)
unde / reprezintă conductanța instantanee iar / este conductanța incrementală (schimbarea
instantanee în conductanță). Compararea acestor două cantități arată de care parte a punctului de
putere maximă (MPP) se operează în prezent [11].
Din analiza derivatelor prezentate în ecuațiile (6), se poate determina dacă matrice FV funcționează la
MPP sau departe de acesta, așa cum se arată în figura 9 [29, 31].
/> 0  <
/= 0  =

/< 0  >
(6)
Principiul de funcționare al algoritmului conductanță incrementală [11, 29, 32, 33, 35] este descris în
diagrama din figura 10, în care rombul reprezintă luarea deciziilor [11].
Fig. 10. Diagrama algoritmului conductanță incrementală
Metoda conductanță incrementală este simplă, ușor de implementat și are o eficiență de urmărire foarte
ridicată. În cazul unor condiții ideale, acesta este capabilă să spună dacă punctul de lucru curent este la
MPP sau nu. Dar în măsurători, punctul de funcționare ar putea oscila în jurul valorii de MPP [41].
Pentru detalii cu privire la diverse tehnici MPPT a se consulta [38].
13
2.2.5. Sisteme fotovoltaice conectate la reţea
Sistemele fotovoltaice sunt în general împărțite în două mari categorii: sisteme conectate la rețea care
sunt interfațate cu rețeaua electrică și sisteme autonome care se autocuprind [18, 40]. Sistemele
fotovoltaice conectate la rețea funcționează în paralel cu rețelele electrice existente, permițând schimbul
de energie electrică cu și din rețea. Aceste sisteme pot fi, mai departe împărțite în două categorii:
descentralizate, care furnizează putere în case și dacă există un surplus de energie acesta poate fi
injectată în rețea, și respectiv centralizate, cu puteri de ordinul MW, conectate la rețeaua de medie sau
înaltă tensiune [41].
În figura 10 este prezentată schema de principiu a unei instalații fotovoltaice conectate la rețea [1].
Fig. 10. Schema de principiu a unei instalații fotovoltaice conectate la rețea [1]
Atunci când un sistem FV este conectat la rețeaua electrică, invertorului trebuie să funcționeze
sincronizat cu rețeaua, tensiunea și frecvența generării trebuie corespundă cu cea a rețelei.
Invertoarele pentru această aplicație pot fi controlate, astfel încât să apară la rețeaua de interconectare
ca o sursă de curent, cu o formă de undă sinusoidală sincronă cu tensiunea rețelei. Acest lucru poate fi
realizat folosind un curent generat de invertor, dar, după cum sa menționat mai sus, în practică, este
realizat folosind un sistem de control PWM corespunzător cu feedback-ul din sistem pentru a se asigura
că curentul pe sarcină este sinusoidal și de a controla valoarea acestuia. Acest controlul este destul de
complex. Tensiunea rețelei stabilește tensiunea de sarcină a invertorului, iar invertorul trebuie să
realizeze urmărirea punctului de putere maximă pentru a se asigura că tensiunea de intrare de la
matricea FV este la o valoarea optimă. Acest criteriu determină valoarea r.m.s. optimă a curentului de
sarcină [18].
2.3. Metodologia cercetării
Proiectul de cercetare științifică are drept finalitate realizarea tezei cu titlul „Cercetări privind
integrarea surselor fotovoltaice în rețelele electrice.Aceasta este un subiect de mare actualitate și
de asemenea foarte provocator în cercetarea pe plan național și internațional și are drept obiectiv
general analiza comportamentului rețelelor electrice la conectarea instalațiilor fotovoltaice cum ar fi
1. Generator fotovoltaic (panouri fotovoltaice);
2. Tablouri de distribuție pe partea de c.c.;
3. Convertor static c.c.-c.a. (invertor);
4. Tablouri de distribuție pe partea de c.a.;
5. Rețea de distribuție.
conexiuni de c.c.;
conexiuni de c.a.
14
generatorul fotovoltaic și sistemul electroenergetic în modelarea și simularea sistemelor fotovoltaice
iar unul dintre obiectivele specifice ale proiectului va fi de asemenea studiul comportării rețelelor
electrice la conectarea instalațiilor fotovoltaice pe baza simulării în diferite regimuri de funcționare în
vederea determinării proprietăților sistemelor reale utilizând modele corespunzătoare, cu ajutorul unor
metode moderne și de actualitate.
Aria tematică din domeniul de înaltă tehnologie considerat strategic inginerie energetică pe care
cercetarea științifică și tehnologică urmează o acopere este energie - dezvoltare sustenabilă pe
termen lung și competitivitatea sistemelor energetice, respectiv surse de energie alternative și anume
acela al integrării surselor fotovoltaice în rețelele electrice.
Proiectul de cercetare are la bază preocupările de cercetare teoretică, de modelare precum şi
informarea bibliografică, care cuprinde lucrări din ţară şi străinătate.
Studiul se va desfășura la Universitatea TehniGheorghe Asachidin Iaşi, Facultatea de Inginerie
Electrică, Energetică și Informatică Aplicată, în cadrul studiilor universitare de doctorat.
2.4. Gradul de originalitate/inovare (potențialul de promovare a inovării)
Subiectul propus este un subiect de interes național și internațional, acesta nefiind tema niciunui brevet
de invenție sau inovație.
2.5. Gradul de interdisciplinaritate/transdisciplinaritate/multidisciplinaritate
Tema proiectului are caracter multidisciplinar, necesitând cunoștințe de fizică pentru înțelegerea
fenomenului fotovoltaic, cunoștințe de electronică și limbaje de programare C# pentru realizarea parților
de comandă și control și respectiv cunoștințe de energetică pentru studiul proceselor care au loc la
conectarea/integrarea surselor fotovoltaice în sistemul electroenergetic îmbinând abilitățile
experimentale și de documentare cu metode computaționale de înaltă performanță, furnizând astfel
simulări ale funcționarii instalațiilor fotovoltaice utile domeniului ingineriei energetice și de asemenea
aliniindu-se la preocupările cercetătorilor din domeniu la nivel național și internațional.
Este aplicabil în toate rețelele electrice. Este aplicabil atât în țară cât și în Europa, este o temă normală
de care toata lumea se folosește.
2.6. Integrarea proiectului în prioritățile europene
Tema energiei electrice și a surselor regenerabile de energie electrică, respectiv a integrării surselor
fotovoltaice în rețelele electrice este întotdeauna una din prioritățile europene.
2.7. Rezultate preconizate
Pe durata de realizare a proiectului sunt preconizate următoarele rezultate: 2 articole cotate ISI, mai
multe lucrări publicate în reviste BDI sau CNCSIS B+; participarea la manifestări științifice naționale și
internaționale, susținerea rapoartelor de cercetare, realizarea și susținerea tezei de doctorat.
15
3. Managementul proiectului
3.1. Planul de realizare a proiectului. Obiective, activități și diagrama Gantt
Obiectiv Activitate
1. Cercetare bibliografică
asupra domeniului, și a
sistemelor fotovoltaice
1.1. Consultarea literaturii de specialitate disponibilă în cadrul
Bibliotecii Universității Tehnice „Gheorghe Asachidin Iași,
Bibliotecii Centrale Universitare „Mihai Eminescu” Iaşi, Internet,
baze de date full-text, reviste IEEE, la firme renumite în domeniu
pentru materialul bibliografic necesar lucrării.
2. Modelarea matricelor
fotovoltaice
2.1. Modelarea celulelor fotovoltaice;
2.2. Modelarea matricelor fotovoltaice:
realizarea unui model pentru trasarea caracteristicilor unei
matrice FV;
modelare utilizând date experimentale - realizarea unui
simulator a matricei FV.
3. Modelarea și controlul
convertoarelor de putere și a
invertoarelor
3.1. Modelarea convertoarelor c.c.-c.c.:
modelarea convertorului buck;
modelarea convertorului boost
3.2. Modelarea invertoarelor (convertoarelor c.c.-c.a);
3.3. Modelarea MPPT (urmărire a punctului de putere maximă)
pentru sisteme fotovoltaice;
modelarea algoritmului MPPT perturbă și observă (P&O);
modelarea algoritmului MPPT conductanță incrementală
(IncCond).
4. Analiza regimurilor de
funcționare ale surselor
fotovoltaice în cazul integrării
la nivelul rețelelor electrice
4.1. Analiza performanțelor unui sistem fotovoltaic conectat la rețea
în regim normal de funcționare;
4.2. Analiza performanțelor unui sistem fotovoltaic conectat la rețea
în regim tranzitoriu;
Simulări pentru funcționarea în regim normal de funcționare și în
regim tranzitoriu (curba caracteristică de putere pentru diferite
cazuri, în interiorul sau exteriorul parcului fotovoltaic).
Cazuri alese pentru simulare:
a1, a2: modificarea lentă/rapidă a radiației solare;
b1, b2: analiza regimurilor tranzitorii din interiorul parcului FV
pentru regimurile a1 și a2 de variație a radiației solare;
b3, b4: analiza regimurilor tranzitorii din exteriorul parcului FV
(rețeaua electrică) la diferite distanțe față de punctul comun de
conectare (PCC) pentru regimurile a1 și a2 de variație a
radiației solare.
16
5. Diseminarea rezultatelor
obținute
5.1. Realizare de articole, publicarea acestora și deplasarea pentru
prezentarea acestora la diferite manifestări științifice și conferințe,
manifestările avute în vedere fiind indicate la punctul 3.3 (Planul de
diseminare a rezultatelor preconizate);
5.2. Întocmirea rapoartelor de cercetare;
5.3. Elaborarea și susținerea tezei de doctorat.
Diagrama Gantt
Obiectivul Activitatea
Durata (exprimată în luni )
Oct.
2012
Nov.
2012
Dec.
2012
Ian.
2013
Feb.
2013
Mar.
2013
Apr.
2013
Mai
2013
Iun.
2013
Iul.
2013
Aug.
2013
Sep.
2013
Oct.
2013
Nov.
2013
Dec.
2013
Ian.
2014
Feb.
2014
Mar.
2014
Apr.
2014
Mai
2014
Iun.
2014
Iul.
2014
Aug.
2014
Sep.
2014
1
1.1.
2
1.1.
1.2.
3
3.1.
3.2.
3.3.
4
4.1.
4.2.
5
5.1.
5.2.
5.3.
3.2. Fezabilitatea proiectului
Tema de cercetare abordată este o temă necesară care trebuie implementată atât în țară cât și în
Uniunea Europeană.
Activitatea de cercetare derulată anterior în cadrul Programul de pregătire bazat pe studii universitare
avansate (anul I) respectiv din activitatea de elaborare a lucrării de finalizare a studiilor de master, dau
fezabilitate proiectului de cercetare din acest domeniu.
În urma activității de cercetare derulată în anul I al studiilor universitare de doctorat în cadrul Programul
de pregătire bazat pe studii universitare avansate s-au realizat următoarele lucrări:
Modeling and simulation of photovoltaic arrays” prezentată la a 9-a ediție a Conferinței World
Energy Systems - WESC 2012, organizată în perioada 28 - 30 iunie 2012 la Suceava (Mențiune II
pentru lucrări cu autori tineri, sub 35 ani, pe site WESC 2012).
Modeling of Maximum Power Point Tracking Algorithm for Photovoltaic Systemsacceptată spre
publicare la Conferința și expoziția internațională de Electrotehnică și Energetică EPE 2012, Ediția
a VII-a, Iași, 25 27 Octombrie 2012.
Lucrarea „Modeling and simulation of photovoltaic arraysprezintă o metodă de modelare şi simulare a
matricelor fotovoltaice folosită pentru determinarea caracteristicilor matricelor fotovoltaice şi pentru
studierea influenţei radiaţiei solare şi a temperaturii asupra performanţelor instalațiilor fotovoltaice.
Toate modulele care formează modelul fotovoltaic sunt modelate şi validate individual, modelul putând fi
folosit pentru a construi circuitul electric al oricărui sistem fotovoltaic dat [35].
Lucrarea „Modeling of Maximum Power Point Tracking Algorithm for Photovoltaic Systemsprezintă o
metodă de modelare a sistemelor fotovoltaice și implementarea algoritmului conductanță incrementală
pentru urmărirea punctului de putere maximă (MPPT). Metoda este folosită pentru a studia influența
schimbării rapide a nivelului radiației solare privind performanțele sistemelor fotovoltaice. Pentru a
17
simula cu urință algoritmul conductanță incrementală este folosit un model simplu de circuit al unui
convertor coborâtor de tensiune c.c.-c.c. conectat la matricea FV. Modelul este implementat în
MATLAB®/Simulink®. Rezultatele simulării sunt prezentate și analizate pentru a valida faptulmodelul
de simulare propus este eficient pentru controlul MPPT al sistemelor fotovoltaice în condiții de
schimbare rapidă a radiației solare [39].
În lucrarea de disertație „Soluții de optimizare a conversiei energiei fotovoltaice în energie electrică” se
prezintă o documentare privind sistemele fotovoltaice (conversia fotovoltaică, elementele componente și
modelarea sistemului fotovoltaic), calculul de dimensionare al unui sistem fotovoltaic pentru alimentarea
cu energie electrică a unui consumator casnic (urmărind stabilirea necesarului de energie electrică,
identificarea datelor meteo, alegerea elementelor componente, realizarea schemei sistemului
fotovoltaic) şi respectiv optimizarea sistemului fotovoltaic.
3.3. Planul de diseminare a rezultatelor preconizate
Lucrările „Modeling and simulation of photovoltaic arrays și Modeling of Maximum Power Point
Tracking Algorithm for Photovoltaic Systemsreprezintă diseminarea rezultatelor activității de cercetare
derulate anterior în cadrul Programul de pregătire bazat pe studii universitare avansate (anul I al
studiilor universitare de doctorat).
În urma rezultatelor cercetării sunt estimate:
apariţia a două articole în reviste de specialitate cotate ISI:
Advances in Electrical and Computer Engineering - AECE;
Environmental Engineering and Management Journal - EEMJ.
apariţia mai multor articole în diverse reviste şi publicaţii, cum ar fi:
Buletinul Institutului Politehnic Iaşi;
Acta Electrotehnica;
Buletinul AGIR.
participarea la conferinţe ştiinţifice naţionale şi internaţionale:
Conferința și expoziția internațională de Electrotehnică și Energetică (2012 International
Conference and Exposition on Electrical and Power Engineering) EPE 2012, Ediția a VII-a,
Iași, 25 27 Octombrie 2012;
Conferinţa Internaţională de Sisteme Electroenergetice Moderne (International Conference on
Modern Power Systems) – MPS 2013, Ediția a V-a, Cluj-Napoca, Mai 2013;
Conferinţa Internaţională de Sisteme Electromecanice şi Energetice (International Conference
on Electromechanical and Power Systems) SIELMEN 2013, Ediția a IX-a, Iași, Octombrie
2013;
International Conference on Energy and Environment CIEM 2013, Ediția a VI-a, București,
Noiembrie 2013;
Conferința și expoziția internațională de Electrotehnică și Energetică EPE 2014, Ediția a VIII-
a, Iași, Octombrie 2014.
susținerea rapoartelor de cercetare;
finalizarea lucrării de doctorat în intervalul de timp stabilit (2011-2014).
3.4. Probleme de etică
Programul de cercetare ştiinţifică este realizat în conformitate cu normele de etică în vigoare privind
protecţia datelor personale, dreptul de autor și drepturile conexe, ş.a.
Cercetarea este condusă conform Regulilor de bună practică în cercetarea ştiinţifică.
18
4. Concluzii
Proiectul de cercetare abordează un subiect de mare actualitate și de asemenea foarte provocator în
cercetarea pe plan internațional și anume acela al integrării surselor fotovoltaice în rețelele electrice.
Obiectivul general este analiza comportamentului rețelelor electrice la conectarea sistemelor
fotovoltaice cum ar fi generatorul fotovoltaic și sistemul electroenergetic în modelarea și simularea
instalațiilor fotovoltaice.
De asemenea se remarcă caracterul multidisciplinar al proiectului de cercetare, acesta îmbinând
cunoștințe de fizică, programare, electronică și energetică, utilizând modele și metode de simulare
pentru studiul comportării sistemelor fotovoltaice în rețelele electrice.
În concluzie, ținând cont de politica energetică și de cerințele actuale, integrarea surselor fotovoltaice în
rețelele electrice reprezintă o temă de cercetare de mare actualitate și de importanță pe plan național și
internațional. Astfel cercetarea este necesară și foarte utilă pentru cercetătorii din domeniu și pentru
inginerii și proiectanții electronicii de putere din instalațiile fotovoltaice care au nevoie de metode de
modelare simple şi eficiente pentru analiza, modelarea și simularea comportării sistemelor fotovoltaice.
19
Bibliografie
[1] ABB, „Technical Application Papers No. 10 Photovoltaic plants,” 2010.
[2] UNEP, „Global Trends in Sustainable Energy Investment 2008,” United Nations Environment
Programme, Tech. Rep., 2008, executive summary.
[3] UNEP, „Global Trends In Renewable Energy Investment 2012,” 2012
[4] IEA-PVPS, „Trends in Photovoltaic Applications. Survey report of selected IEA countries between
1992 and 2010,” International Energy Agency - Photovoltaic Power Systems Programme, Report
IEA-PVPS T1-20:2011, August 2011.
[5] IEA-PVPS, „Trends in Photovoltaic Applications. Survey report of selected IEA countries between
1992 and 2007,” International Energy Agency - Photovoltaic Power Systems Programme, Tech.
Rep. IEA PVPS T1-17:2008, August 2008.
[6] IEA-PVPS, „Trends in Photovoltaic Applications. Survey report of selected IEA countries between
1992 and 2003,” International Energy Agency IEA, Report T1-13, 2004.
[7] IEA-PVPS, „Trends in photovoltaic applications. Survey report of selected IEA countries between
1992 and 2005,” International Energy Agency - Photovoltaic Power Systems Programme, Report
IEA-PVPS Task 1 T1-15:2006, 2006.
[8] C. Carrero, J. Amador, S. Arnaltes, „A single procedure for helping FV designers to select silicon FV
module and evaluate the loss resistances,” Renewable Energy, Vol. 32, Issue 15, pp 25792589,
December 2007.
[9] J. A. Gow, C. D. Manning, „Development of a photovoltaic array model for use in power-electronics
simulation studies”, IEE Proceedings of Electric Power Applications, vol. 146, no. 2, pp.193200,
1999.
[10] K. Nishioka, N. Sakitani, Y. Uraoka, and T. Fuyuki, „Analysis of multicrystalline silicon solar cells by
modified 3-diode equivalent circuit model taking leakage current through periphery into
consideration,” Solar Energy Materials and Solar Cells, vol. 91, no. 13, pp. 12221227, 2007.
[11] *** www.mathworks.com, C. Osorio, „Recorded Webinar- Model-Based Design for Solar Power
Systems,” 2009.
[12] *** www.mathworks.com, „Help - Solar Cell Blocks,” 2011.
[13] S. Basu, T.M. Undeland, Design Considerations for Optimizing Performance & Cost of Continuous
Mode Boost PFC Circuits,4th Nordic Workshop on Power and Industrial Electronics (NORPIE),
2004.
[14] J. Chen, R. Erickson, D. Maksimovic, „Averaged Switch Modeling of Boundary Conduction Mode
DC-to-Dc Converters,” Proc. IEEE Industrial Electronics Society Annual Conference (IECON 01),
Nov. 2001
[15] N. Mohan, T.M. Undeland, W.P. Robbins, „Power Electronics Converters, Application and Design,”
2nd ed., John Wiley & Sons, Inc., 1995, pp. 161, 163, 172, 173, 200.
[16] C. A. Canesin, F. Gonvalves, L.P. Sampaio, „Simulation Tools for Power Electronics Courses
Based on Java Technologies,” IEEE Transaction On Education, IEEE Education Society, vol. 53,
no. 4, Nov. 2010.
[17] S. Zekai, „Solar Energy Fundamentals and Modelling Techniques,Springer, Ltd., 2008.
[18] T. Markvart, L. Castaner, Practical Handbook of Photovoltaics: Fundamentals and Applications,
Elsevier, 2003.
[19] R. Messenger, J. Ventre, “Photovoltaic systems engineering,” 2nd ed., CRC Press, 2004, pp. 80-83.
[20] A. I. Pressman, „Switching Power Supply Design,” 2nd ed., McGraw-Hill, 1998, pp. 9-35.
20
[21] K. H. Hussein, I. Muta, T. Hoshino, M. Osakada, “Maximum Photovoltaic Power Tracking: an
Algorithm for Rapidly Changing Atmospheric Conditions” IEE Proceedings Generation Transmission
and Distribution, vol. 142, no. 1, January 1995, pp. 59-64.
[22] F. Cathell, „Using Critical Conduction Mode for High Power Factor Correction,ON Semiconductor
(AND8179/D), 2004.
[23] D. Alexa, L. Gatlan, F. Ionescu, A. Lazăr, Convertoare de putere cu circuite rezonante,Editura
Tehnică Bucureşti, 1998, ISBN 973-31-1245-3.
[24] S. Arumugam, S. Ramareddy, Computer Simulation of Class D Inverter Fed Induction Heated Jar,
Journal of Theoretical and Applied information Technology 2009.
[25] C. Hua, J. Lin, and C. Shen, “Implementation of a DSP-controlled photovoltaic system with peak
power tracking,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 45, Feb. 1998, pp. 99-107.
[26] E. Koutroulis, K. Kalaitzakis, N.C. Voulgaris “Development of a Microcontroller-Based, Photovoltaic
Maximum Power Point Tracking Control System,” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 16,
no. 1, 2001, pp. 46-54.
[27] M. Kumar, F. Ansari, A. K. Jha, „Maximum power point tracking using perturbation and observation
as well as incremental conductance algorithm,” International Journal of Research in Engineering
and Applied Sciences, vol. 1, no. 4, December 2011, pp. 19-31.
[28] N. Hatziargyriou, M. Donnelly, S. Papathanassiou, J.A. Pecas Lopes, M. Takasaki, H. Chao et al.,
„CIGRE Technical Brochure on Modeling New Forms of Generation and Storage,” CRC Press,
November 2000, pp. 26-29.
[29] T. Esram, P.L. Chapman, „Comparison of Photovoltaic Array Maximum Power Point Tracking
Techniques,” IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 22, no. 2, 2007, pp. 439-449.
[30] D. P. Hohm, M. E. Ropp, „Comparative Study of Maximum Power Point Tracking Algorithms,”
Progress in photovoltaic: research and applications, vol. ll, no 1, 2003, pp. 47-62.
[31] W. J. A. Teulings, J.C. Marpinard, A. Capel, „A maximum power point tracker for a regulated power
bus,” Power Electronics Specialists Conference, PESC '93 Record, 24th Annual IEEE, 1993, pp.
833-838.
[32] M. A. Hamdy, „A new model for the current-voltage output characteristics of photovoltaic modules,”
J. Power, 1993, pp. 11-20.
[33] D. Sera, T. Kerekes, R. Teodorescu, F. Blaabjerg, „Improved MPPT algorithms for rapidly changing
environmental conditions,” Power Electronics and Motion Control Conference, 2006, pp. 1614-1619.
[34] D. P. Hohm, M.E. Ropp, „Comparative Study of Maximum Power Point Tracking Algorithms Using
an Experimental, Programmable, Maximum Power Point Tracking Test Bed,” Photovoltaic
Specialists Conference, 2000. Conference Record of the Twenty-Eighth IEEE, 2000, pp:1699-1702.
[35] I. V. Banu, M. Istrate, „Modeling and simulation of photovoltaic arrays,” Buletinul AGIR, no. 3, 2012,
pp. 161-166.
[36] *** www.ni.com, National Instruments, „Maximum Power Point Tracking,” Jul. 07, 2009.
[37] M. G. Villalva, E. Ruppert F, J.R. Gazoli, „Analysis and simulation of the P&O MPPT algorithm using
a linearized FV array model,” Industrial Electronics, 2009. IECON '09. 35th Annual Conference of
IEEE, 2009, pp. 231-236.
[38] M. A. G. de Brito, L. P. Sampaio, G. Luigi Jr., G. A. e Melo, C. A. Canesin, „Comparative Analysis of
MPPT Techniques for FV Applications”, 2011 International Conference on Clean Electrical Power
(ICCEP), 2011, pp. 94-104.
[39] I. V. Banu, M. Istrate, „Modeling of Maximum Power Point Tracking Algorithm for Photovoltaic
Systems,unpublished.
[40] P. A. Lynn, Electricity from Sunlight: An Introduction to Photovoltaics,John Wiley & Sons, 2010,
pp. 103.
[41] D. Rekioua, E. Matagne, Optimization of Photovoltaic Power Systems, Modelization, Simulation
and Control,” Springer, 2012.
21
[42] E. F. Camacho, M. Berenguel, F. R. Rubio, D. Martínez, „Control of Solar Energy Systems,
Advances in Industrial Control,Springer, 2012, pp. 52.
[43] R. Teodorescu, M. Liserre, P. Rodríguez, „Grid Converters for Photovoltaic and Wind Power
Systems,” John Wiley & Sons, Ltd., 2011
Book
Full-text available
Cited By (since 1996):2, Export Date: 30 April 2014, Source: Scopus, Language of Original Document: English, Correspondence Address: LT.I.I Laboratory, University of Bejaia, Route de Terga Ouzemour, 06000 Bejaia, Algeria, References: Patel, M.R., (1999) Wind and solar power systems, , By CRC Press LLC, Boca Raton;
Book
As part of the growing sustainable and renewable energy movement, the design, manufacture and use of photovoltaic devices is increasing in pace and frequency. The Handbook of Photovoltaics will be a benchmark publication for those involved in the design, manufacture and use of these devices. The Handbook covers the principles of solar cell function, the raw materials, photovoltaic systems, standards, calibration, testing, economics and case studies. The editors have assembled a cast of internationally-respected contributors from industry and academia. The report is essential reading for: Physicists, electronic engineers, designers of systems, installers, architects, policy-makers relating to photovoltaics.
Article
This paper deals with digital simulation of Class D and Class E inverter fed induction heater system. This system has an advantage like reduced volume and switching losses. The circuit operates under zero voltage switching. The circuit models of Class D and Class E are developed and they are used for simulation studies. The simulation results are compared and results are presented.
Chapter
Setting the SceneCrystalline SiliconAmorphous and Thin-film SiliconOther Cells and MaterialsReferences
Chapter
This chapter deals with the fundamentals of photovoltaic (PV) systems. After a general overview of the related concepts, a Sun tracking strategy which provides small Sun tracking errors (needed by high-concentration solar arrays) is introduced. The algorithm consists of two tracking modes: a normal tracking mode, used whenever the Sun tracking error is small enough and the solar irradiance is great enough; and a search mode, which operates when the first of the above conditions is not fulfilled but there is sufficient solar radiation to produce a minimum amount of electric power. Energy saving factors have been taken into account in the tracking strategy design. Simulated and experimental results showing the benefits of the strategy, when errors in the estimation of the Sun’s position (such as variations in the time given by the auxiliary clock or lack of precision in the alignment of the mechanical structure with respect to geographical North), are included.
Article
This paper is comparative study of two type of maximum power point tracking (MPPT). The optimisation of energy generation in a photovoltaic (PV) system is necessary to let the PV cells operate at the maximum power point (MPP) corresponding to the maximum efficiency. Since the MPP varies, based on the irradiation and cell temperature, appropriate algorithms must be utilised to track the MPP. This is known as maximum power point tracking (MPPT). Different MPPT algorithms, each with its own specific performance, have been proposed in the literature. A so-called perturb and observe (P&O) as well as incremental conductance method is considered here and both are compared. This two method is widely diffused because of its low-cost and ease of implementation. When atmospheric conditions are constant or change slowly, the P&O method oscillates close to MPP. However, when these change rapidly, this method fails to track MPP and gives rise to a waste of part of the available energy. A comparative study has been done on both the methods by using MATLAB environment. The MPPT algorithm was set up and validated by means of MATLAB simulations and experimental tests, confirming the effectiveness of the method.