The pumping of electric power from photovoltaic (PV) farms is normally carried out using transformers, which require heavy mounting structures and are thus costly, less efficient, and bulky. Therefore, transformerless schemes are developed for the injection of power into the grid. Compared with the H4 inverter topology, the H6 topology is a better choice for pumping PV power into the grid because of the reduced common mode current. This paper presents how the perturb and observe (P&O) algorithm for maximum power point tracking (MPPT) can be implemented in the H6 inverter topology along with the improved sinusoidal current injected to the grid at unity power factor with the average current mode control technique. On the basis of the P&O MPPT algorithm, a power reference for the present insolation level is first calculated. Maintaining this power reference and referring to the AC sine wave of bus bars, a sinusoidal current at unity power factor is injected to the grid. The proportional integral (PI) controller and fuzzy logic controller (FLC) are designed and implemented. The FLC outperforms the PI controller in terms of conversion efficiency and injected power quality. A simulation in the MATLAB/SIMULINK environment is carried out. An experimental prototype is built to validate the proposed idea. The dynamic and steady-state performances of the FLC controller are found to be better than those of the PI controller. The results are presented in this paper.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.26
no.1
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pp.38-45
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2021
The photovoltaic module has the characteristic of changing its output characteristics depending on the amount of radiation and temperature, where the arrays that connect them in series and parallel also have the same characteristics. These characteristics require the MPPT technique to find the maximum power point. Existing P&O and IncCond cannot find the global maximum power point (GMPP) for partial shading. Moreover, in the case of Improved-GMPPT and Enhanced Search-Skip-Judge-GMPPT, GMPP due to partial shading can be found, but the variation in the open voltage during temperature fluctuations will affect the operation of the Skip and will not be able to perform accurate MPPT operation. In this study, we analyzed the correlation between voltage, current, and power under solar module and array conditions. We also proposed a technique to find the maximum power point even for temperature fluctuations using not only the amount of radiation but also the temperature coefficient. The proposed control technique was verified through simulations and experiments by constructing a 2.5 kW single-phase solar power generation system.
본 논문은 최대전력점 추종 제어기법의 성능 개선을 위한 독립형 태양광 발전시스템의 하이브리드 기법을 제안한다. 하나의 기법만을 사용하는 경우, 일사량 및 온도 조건에 따라 비선형적 출력특성을 갖는 태양전지의 최대출력점을 효율적으로 추종하기 어렵다. 제안한 방법은 가변 스텝 사이즈를 적용한 Perturb and Observe (P&O) 기법으로 과도상태의 추종성능을 보장하고, Incremental Conductance (InC) 기법으로 정상상태의 자려진동을 감소시켜 출력 전력의 효율을 높일 수 있다. 1.4kW 태양광 발전시스템을 모의하여 수행된 PSIM 시뮬레이션 결과로 제안한 알고리즘의 타당성을 검증하였다.
본 논문은 수학적 모델링이 간편하고 제어기법의 적용이 쉬운 MATLAB 기반으로 태양광 셀과 모듈을 모델링하고 기존의 P&O MPPT제어 알고리즘을 분석하고 구현하였으며 전력전자 회로의 구현이 간단한 PLCES를 사용하여 부스트 컨버터 구현하였다. 이로써 일사량 변화와 온도변화의 영향이 고려되고, MATLAB 기반이므로 시뮬레이션 시간이 단축되며, 다양한 제어기법을 쉽게 적용할 수 있는 PV 발전시스템을 구축하였으며 시뮬레이션을 통해 태양광 모델의 성능과 MPPT 제어 성능을 검증하였다
Proceedings of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Conference
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2009.05a
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pp.317-320
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2009
Under partial shading condition, the multiple local maxima can be existed on the output characteristics of PV array. In case of the conventional MPPTs (i.e P&O or IncCond), the failure of maximum power point tracking could be occurred under partial shading condition(PSC). The problems are deduced by the analysis of conventional MPPTs. In this paper, a real maximum power point tracking for PV array under partially shaded condition is proposed. And proposed MPPT is analyzed by case study. It is confirmed by simulation results that the proposed MPPT can track the real MPP under partial shading condition.
Under partial shading conditions (PSCs), multiple maximums may be exhibited on the P-U curve of string inverter photovoltaic (PV) systems. Under such conditions, heuristic methods are invalid for extracting a global maximum power point (GMPP); intelligent algorithms are time-consuming; and model-based methods are complex and costly. To overcome these shortcomings, a novel hybrid MPPT (MPF-IP&O) based on a model-based peak forecasting (MPF) method and an improved perturbation and observation (IP&O) method is proposed. The MPF considers the influence of temperature and does not require solar radiation measurements. In addition, it can forecast all of the peak values of the PV string without complex computation under PSCs, and it can determine the candidate GMPP after a comparison. Hence, the MPF narrows the searching range tremendously and accelerates the convergence to the GMPP. Additionally, the IP&O with a successive approximation strategy searches for the real GMPP in the neighborhood of the candidate one, which can significantly enhance the tracking efficiency. Finally, simulation and experiment results show that the proposed method has a higher tracking speed and accuracy than the perturbation and observation (P&O) and particle swarm optimization (PSO) methods under PSCs.
Proceedings of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Conference
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2005.05a
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pp.292-297
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2005
This paper proposes a simple MPPT control scheme of a Current-Control-Loop Error system Based that can be obtains a lot of advantage to compare with another digital control method, P&O and IncCond algorithm, that is applied mostly a PV system. An existent method is needed an expensive processor such as DSP that calculated to change the measure power of a using current and voltage sensor at the once. Therefore, it is applied a small home power generation system that required many expenses. But, a proposed method is easy to solve the cost reduction and power unbalance problems that it is used by control scheme to limit error of a current control of common sensor. This proposed algorithm had verified through a simulation and an experiment on battery charger using PIC that is the microprocessor of a low price.
In this paper, the test results of medium-size(120 kW class) PV system which was installed in the Taeahn thermal power station of Korea Western Power Co., Ltd., were summarized for developing the practical technology to applicate high voltage grid connection PV system. The 120 kW photovoltaic system which was consisted of 1,300 modules, PCS, and 150 kVA transformer station has been operated since Aug. 05, 2005. For verifying the modeling results of PV system, the operation data was compared with modeling results which was executed commercial PSCAD/EMTD and Psim tools. An equivalent circuit model of a solar cell has been also used for solar array modeling. A series of parameters required for array modeling have been estimated from general specification data of a solar module. A PWM voltage source inverter(VIS) and its current control scheme have been analyzed by using P&O (perturbation and Observation) MPPT algorithms technique.
This paper proposes a simple MPPT control scheme of a Current-Control-Loop Error system Based that can be obtains a lot of advantage to compare with another digital control method, P&O and IncCond algorithm, that is applied mostly a PV system. An existent method is needed an expensive processor such as DSP that calculated to change the measure power of a using current and voltage sensor at the once. Therefore, it is applied a small home power generation system that required many expenses. But, a proposed method is easy to solve the cost reduction and power unbalance problems that it is used by control scheme to limit error of a current control of common sensor. This proposed algorithm had verified through a simulation and an experiment on battery charger using PIC that is the microprocessor of a low price.
This paper presents the two modes for maximum power point tracking of the photovoltaic system. The method combines the merits of the two methods consisting of the open circuit method and the three point weight comparison method. The maximum point found by this method is exactly than by the open circuit method. By the simulation results, the actual maximum point can be found that is better than the Perturb and Observe (P&O) method or the three point weight method only one method, especially, in the case of non regular pattern of Power-Voltage (P-V) curve.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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