Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.50
no.6
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pp.105-113
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2013
In this paper a micro solar energy harvesting system with MPPT(Maximum Power Point Tracking) control using a miniature PV(photovoltaic) cell of which the output is less than 0.5V is proposed. The MPPT control is implemented using linear relationship between the open-circuit voltage of a PV cell and its MPP(Maximum Power Point) voltage such that a pilot PV cell can track the MPP of the main PV cell in real time. The proposed circuit is designed in 0.18um CMOS process. The designed chip area is $900um{\times}1370um$ including a load charge pump and pads. Measured results show that the designed system can track the MPP voltage changes with variations of light intensity. The designed circuit with MPPT control delivers MPP voltages to load even though the load is heavy such that it can supply more power when the MPPT control is applied. The proposed circuit does not require any precharged battery resulting in more suitability for miniaturized self-powered systems compared to the existing works.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.8
no.7
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pp.1039-1048
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2013
Generally, the buck converter controller was designed to control output voltage of the converter. However, design of the controller in photovoltaic power conditioning system is different from general design. the controller in photovoltaic power conditioning system controls input voltage of the converter(output voltage of the solar cell) for MPPT(Maximum Power Point Tracking). This paper proposes novel buck converter model which can control input voltage of the converter. We integrate this model with a model of solar cell. and linearize at the operating point(MPP). In addition, we determine whether or not suitable for the general linear controller design into small and large signal analysis.
This paper provides the up to date review of the shading effects on PV module performance and the associated detection algorithm related to the maximum power point tracking. It includes the brief explanations of the MMP variations due to the shading occurrence on the PV modules. Review of experimental and simulation studies highlighting the significant impacts of shading on PV efficiencies were presented. The literature indicates that even the partial shading of a single cell can greatly drop the entire module voltage and power efficiency. The MMP tracking approaches were also reviewed in this study. Both conventional and advanced soft computing methods such as ANN, FLC and EA were described for the proper tracking of MMP under shaded conditions. This paper would be the basic source and the comprehensive information associated with the shading effects and relevant MPP tracking technique.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2011.10a
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pp.425-428
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2011
This paper presents a micro-scale solar energy harvesting circuit with a simple MPPT control. Solar Energy is harvested using a small off-chip PV cell generating output voltages under 0.5V instead of an on-chip PV cell. A simple MPPT is implemented using a pilot PV cell and utilizing the relationship between the open-circuit voltage of a PV cell ($V_{OC}$) and its MPP voltage ($V_{MPP}$). With applying the MPPT control, the designed circuit delivers the MPP voltage to load even though the loads is heavy such that the load circuit can operate properly. The proposed circuit is designed in TSMC 0.18um CMOS process.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.16
no.4
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pp.281-292
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2016
The proposed scheme is based on the modified perturb and observe (P&O) algorithm combined with the sliding mode technique. A modified P&O algorithm based sliding mode controller is developed to study the effects of partial shade, temperature, and insolation on the performance of maximum power point tracking (MPPT) used in photovoltaic (PV) systems. Under partially shaded conditions and temperature, the energy conversion efficiency of a PV array is very low, leading to significant power losses. Consequently, increasing efficiency by means of MPPT is particularly important. Conventional techniques are easy to implement but produce oscillations at MPP. The proposed method is applied to a model to simulate the performance of the PV system for solar energy usage, which is compared to the conventional methods under non-uniform insolation improving the PV system utilization efficiency and allowing optimization of the system performance. The modified perturb and observe sliding mode controller successfully overcomes the issues presented by non-uniform conditions and tracks the global MPP. Compared to MPPT techniques, the proposed technique is more efficient; it produces less oscillation at MPP in the steady state, and provides more precise tracking.
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.
The Journal of Korean Institute of Information Technology
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v.17
no.9
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pp.19-30
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2019
Photovoltaic power generation requires MPPT algorithm to track stable and efficient maximum power output power point according to external changes such as solar radiation and temperature. This study implemented a model that could track MPP more quickly than original MPPT algorithm using artificial neural network. The proposed model finds the current and voltage of MPP using the original MPPT algorithm for various combinations of insolation and temperature for training data of artificial neural networks. The acquired MPP data was learned using the input node as insolation and temperature and the output node as the current and voltage. The Experiment results show tracking time of the original algorithms P&O, InC and Fuzzy were respectively 0.428t, 0.49t and 0.4076t for the 0t~0.3t range, and MPP tracking time of the proposed model was 0.32511t and it is 0.1t faster than the original algorithms.
Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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v.26
no.8
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pp.27-34
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2012
This paper proposes variable incremental conductance(IC) algorithm for maximum power point tracking(MPPT) control of photovoltaic. The conventional perturbation & observation(PO) and IC MPPT control algorithm generally uses fixed step size. A small step size reduces a tracking error in the steady state but slows a tracking speed in the transient state. Also, a large step size is fast a tracking speed but increases a tracking error. Therefore, this paper proposes variable IC MPPT algorithm that adjust automatically step size according to operating conditions. To improve a tracking speed and accuracy, when operating point is far from the maximum power point(MPP), the step size uses maximum value and when a operating point is near from the MPP, the step size uses variable step size that adjust according to slope of P-V curve. The validity of MPPT algorithm proposed in this paper prove through compare with conventional PO and IC MPPT algorithm.
Seo, Tae-Young;Ko, Jae-Sub;Kang, Sung-Min;Kim, Yu-Tak;Chung, Dong-Hwa
Proceedings of the KIEE Conference
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2015.07a
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pp.958-959
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2015
This paper proposes adaptive incremental conductance(A-IC) algorithm for maximum power point tracking(MPPT) control of photovoltaic. Conventional Perturbation & Observation(PO) and IC MPPT control algorithm generally uses fixed step size. A small fixed step size will cause the tracking speed to decrease and tracking accuracy of the MPP will decrease due to large fixed step size. Therefore, this paper proposes N-IC MPPT algorithm that adjust automatically step size according to operating conditions. To improve tracking speed and accuracy, when operating point is far from maximum power point(MPP), step size uses maximum value and when operating point is near from MPP, step size uses variable step size that adjust according to slope of P-V curve. The validity of MPPT algorithm proposed in this paper prove through compare with conventional IC MPPT 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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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