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.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.12
no.5
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pp.355-363
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2007
In this paper, the transformerless three-phase line-connected PV PCS (photovoltaic power conditioning system) is proposed. An improved P&O (perturb and observe) MPPT (maximum power point tracking) algorithm that prevents local maximum power point tracking is proposed. By controlling the three-phase line-connected voltage source inverter using outer DC-link voltage controller, inner current controller and microcontroller friendly simplified space vector modulation (SVM) method, a unity power factor is achieved. An algorithm is suggested to control the DC-link voltage faster and more correctly for the increase system stability and power factor. All algorithms and controllers are implemented on a single-chip microcontroller and the superiority of the proposed algorithms and controllers is proved by experiments.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2016.10a
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pp.533-536
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2016
This paper describes a vibrational energy harvesting circuit with MPPT control. A high-performance AC-DC converter of which the efficiency is improved by using body-bias technique and bulk-driven technique is proposed and applied for the vibrational energy harvesting circuit design. MPPT (Maximum Power Point Tracking) control function is implemented using the linear relationship between the open-circuit voltage of a vibrational device and its MPP voltage. The designed MPPT control circuit traces the maximum power point by periodically sampling the open circuit voltage of a vibrational device, makes the reference voltages using sampled voltage and delivers the maximum available power to load. The proposed circuit is designed with a $0.35{\mu}m$ CMOS process, and the chip area is $1.21mm{\times}0.98mm$.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.60
no.10
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pp.1865-1874
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2011
This paper proposes a novel maximum power point tracking(MPPT) using a new fuzzy control(NFC) algorithm for robust in insolation variation. Maximum power point(MPP) of solar cell has to achieve for improving output efficiency because it is changed with insolation and temperature. Conventional MPPT controller such as constant voltage(CV), perturbation and observation(PO) and incremental conductance(IC) are researched. But these controller have the problem that is failure to MPP with environment changing. The proposed NFC controller is based the fuzzy control algorithm and able to robust control with environment changing. Also the proposed controller of PV system is modeled by PSIM and the response characteristics according to the parameter variation is compared and analyzed. The validity of this controller is proved through response results.
According to the recent report, solar street lamp connected to a non Maximum Power Point Tracking(MPPT) charger, can lead to a system-wide decline in power output with as much as 30%. This paper proposes the charge controller with direct duty ration control for 250W solar street lamp in order to improve the efficiency of photovoltaic from these output power reduction. This paper covers the Pulse Width Modulation(PWM) controller and power conversion topology and analyze the MPPT method for charge controller. The power conversion part consists of push pull converter based on PWM controller using 8bit MCU in order to have lower manufacturing cost. The PWM controller with direct duty ratio control algorithm is constantly tracking the maximum power point of photovoltaic module and increases energy output power. The test results shows 97.1~97.4% MPPT efficiency and the experimental hardware is implemented based on the solar simulator condition for 241W. Thus, the implemented charge controller shows its feasibility for the real application, especially under solar street lamp.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.17
no.5
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pp.431-437
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2012
PV simulators are essential equipment for testing power conditioning systems (PCS) which are one of an important part in PV generator systems, for testing before shipment. High dynamic PV simulator is required since MPPT(Maximum Power Point Tracking) test procedure has been established by EN50530 regulation recently. Most high quality PV simulator prevailed in the market is linear type which however has low efficiency. This paper proposes design guide lines for the power stage and LCL type filter cooperating with a switching mode PV simulator that shows high efficiency and very low power consumption. Proposed theory is verified by experiment.
This paper describes a battery charger using photovoltaic energy harvesting with MPPT control. The proposed circuit harvests maximum power from a PV(photovoltaic) cell by employing MPPT(Maximum Power Point Tracking) control and charges an external battery with the harvested energy. The charging state of the battery is controlled according to the signals from a battery management circuit. The MPPT control is implemented using linear relationship between the open-circuit voltage of a PV cell and its MPP voltage such that a pilot PV cell can track the MPP of a main PV cell in real time. The proposed circuit is designed in a $0.35{\mu}m$ CMOS process technology and its functionality has been verified through extensive simulations. The maximum efficiency of the designed entire system is 86.2% and the chip area including pads is $1.35mm{\times}1.2mm$.
Performance of photovoltaic (PV) generator systems relies on its operating conditions. Maximum power extracted from PV generators depends strongly on solar irradiation, load impedance, and ambient temperature. A most maximum power point tracking (MPPT) algorithm is based on a perturb and observe method and an incremental conductance method. It is well known the latter is better in terms of dynamics and tracking characteristics under condition of rapidly changing solar irradiation. However, in case of digital implementation, the latter has some error for determining a maximum power point. This paper presents a PID based MPPT algorithm for such PV systems. We use neural network technique for determining PID parameters by online learning approach. And we construct a boost converter to regulate the output voltage from PV generator system. Computer simulation is carried out to evaluate the proposed MPPT method and we accomplish comparative study with a perturb and observe based MPPT method to prove its superiority.
The purpose of this paper is to develop a new maximum power point tracking(MPPT) using fuzzy set theory for air conditioning system. Fuzzy algorithm based on linguistic rules describing the operator's control strategy is applied to control step-up chopper for MPPT. Fuzzy algorithm is applied to control boost MPPT converter by temperature compensation effect with 8 bit single chip 8051 microcontroller. In this paper, temperature compensation(Becom Transducer : pf-T type) range is $-40^{\circ}C{\sim}+100^{\circ}C$.
A dP/dV feedback-controlled MPPT (Maximum Power Point Tracking) method for photovoltaic power systems using II-SEPIC (Isolated Inverse-SEPIC; Single Ended Primary Inductance Converter) is presented and a current-mode dP/dV feedback-controlled MPPT method is devised to apply for the PV power converter system. A control strategy for the current-mode dP/dV feedback control system is developed in this paper and the proposed MPPT shows relatively satisfactory dynamics against rapidly changing insolation conditions. In order to verify the validity and effectiveness of the proposed method, simulations and experiments of the PV power system using II-SEPlC converter are performed. These simulation and experiment results show that the proposed method enables the PV power system to extract maximum power from the photovoltaic module against the solar insolation variation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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