A generalized model of grid connected photovoltaic system with maximum power point tracking control

Abstract

Bu çalışmada, fotovoltaik hücrenin elektronik karakteristiğinin söz konusu fotovoltaik hücrenin simulasyon modeline dayanılarak elektrik devresine gelen güneş ışını ve çevre sıcaklığı ile değişimi incelenmiştir. Maksimum güç izleme bir fotovoltaik sistemin daha iyi performans için en önemli konudur. Bunu dikkate alınarak, bu çalışmada Perturb & Observe algoritma kullanarak fotovoltaik mödülün maksimum güç noktası bulunan bir kontrol sistemi tanımlanması ve şebekeye bağlı fotovoltaik sistemin tasarımı amaçlanmıştır. Fotovoltaik modül için MATLAB Simülasyon Modeli BP SX 150S'ı seçilmiştir. Modül, 72 multi-kristal silisyum güneş pilleri (hücre) seri olarak ve maksimum nominal gücü 150W olacak şekilde yapılmıştır. Bu tip modül üzerinde değişken güneş direnç etkisi göz önüne alınarak maksimum güç takibi kontrolu uygulanmıştır. Fotovoltaik enerji kullanımı elektrik güç uygulamalarında artan bir ilgi ve öneme sahip olduğundan simulasyon çalışmaları için PV panel simulasyon modellerinin daha çok geliştirilmesi gerekmektedir. PV sisteminin etkinliğini arttırmak için maksimum güç noktasına yakın PV enerji dönüştürma sistemi oluşturulmalıdır. PV sisteminin doğrusal olmayan davranışlarından dolayı PV sisteminin gücü ve akımı, düzeneğinin sonundaki çalışma voltajına bağlıdır. Maksimum güç uygulama noktası güneşin sıcaklığına ve ışınma seviyesine göre değişmektedir. Bu nedenle PV sisteminin başarılı olması maksimum güç noktasının kontrol izi uygulanması ile olanaklıdır.

This paper takes a look at the simulation model of photovoltaic cell in order to study the electrical behavior of the photovoltaic cell with respect to the changes of environmental parameters such as temperature and solar irradiation level. Maximum power point tracking is the most important issue for the better performance of a photovoltaic system. Taking this in account, this paper also proposes the maximum power point tracking (MPPT) control system for photovoltaic (PV) module using the Perturb and Observe algorithm and the system design of single phase grid connected photovoltaic system. For MATLAB simulation model BP SX 150S photovoltaic module is chosen. Module is made of 72 multi-crystalline silicon solar cells in series and 150W of maximum nominal power. Maximum power point tracking control is implemented over this selected type of module and the effect of variable solar resistance over module performance is also taken into account. Since photovoltaic (PV) energy utilization has increased interest in electrical power applications, it is very much essential to develop a simulation model of the PV system for simulation studies. Because of nonlinear nature of PV system, the current and power of the PV array depends on the array terminal operating voltage. In addition, the maximum power operating point varies with solar irradiance level and temperature. Therefore the tracking control of the maximum power point is most important issue for a successful PV system.