proiect 2 sre

7/25/2019 Proiect 2 Sre

1/7

MODELAREA DE CELULE, MODULE I PANOURI PV

, Badea Nicolae

Rezumat: Scopul principal al acestei lucrri este de a prezenta o scurt introducere ncomportamentul i func ionarea unui dispozitiv PV i scrierea ecua iei de baz, fr inten iade a oferi o analiz aprofundat a fenomenelor fotovoltaice i fizicii semiconductoarelor .

Introducerea dispozitivelor PV este urmat de modelarea i simularea celulelor PV / modululPV / panou PV , care este obiectul principal al acestei lucrri. Este realizat i prezentat osimulare pe baza de MA!A" Simulin# / PSIM a celulelor PV / modulului PV / panou PV.

1 INTRODUCERE

Ene!ia "ola# $oto%oltaic#este ener$ieprodus prin celule fotovoltaice solare,care convertesc lumina soarelui direct nener$ie electric. %elulelor solare eraunainte folosite adesea pentru alimentarea,fr baterii electrice, a calculatoarelor de

buzunar i a ceasurilor. Ele sunt fabricatedin materiale semiconductoare similare cucele utilizate n electronic la cipurilesemiconductoare din componen adispozitivelor semiconductoare.

%&nd lumina soarelui este absorbit deaceste materiale, ener$ia solar este

convertit

cu participarea particulelorsubatomice, i flu'ul diri(at de electroni ceia na tere, reprezint electricitate. Acest

proces de conversie a ener$iei luminii nener$ie electric se nume te efectfotovoltaic. )e aceea, celulele fotovoltaicenu trebuiesc confundate cu alte sisteme deconversie ale ener$iei solare. Ele suntnotate cu simbolul PV.

Mai multe panouri interconectate potfurniza suficient ener$ie pentru uzul

casnic al unei locuin e. Pentru utila(eleelectrice de mare putere sau pentruaplica ii industriale sau de utilitate publicsunt necesare sute de panouri ce vor fiinterconectate pentru a forma un sin$ur,unitar PV*sistem, mai mare.

Performan a unei celule fotovoltaice este

msurat dup intensitatea curentuluielectric produs de ea. )in acest motiv

panourile solare fotovoltaice au n cel maibuna caz o eficien de +-. eficien at&t de mic a unui panou conduce la unnumr mare de panouri necesare i decinseamn costuri mai mari. mbunt ireacelulelor solare este principalul obiectivactual i de viitor al industriei fotovoltaice

pentru mbunt irea randamentului.Primele celule fotovoltaice aveau 0-eficien i au fost produse n anul +12. Astzi a treia $enera ie de panourifotovoltaice con in celule cu o eficien de 32- i se pare c n c& iva ani aceasta s creasc.

1
http://ro.wikipedia.org/wiki/Calculator_de_buzunarhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Calculator_de_buzunarhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Ceashttp://ro.wikipedia.org/wiki/Calculator_de_buzunarhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Calculator_de_buzunarhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Ceas


2/7

& MODELUL MATEMATIC ALCELULELOR 'OLARE

Astfel, cel mai simplu circuit ec4ivalent alunei celule solare este o surs de curent n

paralel cu o diod a a cum se arat nfi$ura +.

Iesirea unei surse de curent este directproportionala cu lumina cazuta pe celula.)eci, procesul modelarii acestei celule

solare poate fi dezvoltat bazandu*ne pe5+6, 536 and 576 8

9i$ + Modelul ec4ivalent al celuleifotovoltaice

n cazul n care8 I pv,celula * este curentul $enerat de

lumina incidenta.I diode * este ecua ia diodei S4oc#le:. I2, celula ;A< este satura ie inversa sau

scur$eri de curent a diodei ;A23+?>0> @

+2*+1%


3/7

nde V2c,n este tensiunea de circuitdesc4is, Isc,n este curentul de scurt*circuit,Vt,n este tensiunea termica, n estetemperatura in conditii de operare normale,Vt JsKkT/q este tensiunea termala a unui

modul cu Js celule conectate in serie.5celulele in paralel maresc curentul sicelulele conectate in serie furnizeaza otensiune de iesire mai mare6.)aca modulul este alcatuit din cone'iuni

paralele Jp a celulelor fotovoltaice sicurentul de saturare ar fi8

IpvIpv,cell KJp, I0=I0,cell KJp.In 536 Ds,este ec4ivalentul rezistentelor in serie aunui panou fotovoltaic si Dp este ec4ivrezistentei in paralel, si practic trebuiesc

calculate.

9i$ 3. %aracteristica I*V, P*V curba celuleifotovoltaice

Ecuatia 536 isi are ori$inea in curba I*V dinfi$ura 3, unde 7 puncte distincte suntmarcate8%ircuit desc4is

a6 5Voc, 26,b6 Scurt circuit 52, Isc6c6 Punctul de putere ma'ima 5Vmp,

Imp6

3.+ %ircuit desc4is

Acest punct se obtine candterminalele

modulelor sunt deconectate. Modulele au otensiune numita Voc e'primata analiticutilizand 5?6

3.3 Scurt circuit

erminalele modulelor sunt conectatecu un conductor ideal, prin care treceun curent numit Isc. In aceasta situatie,tensiunea dintre terminalele moduleloreste zero.

nde C este constant

7.+ Punctul de putere ma'ima

Aici tensiunea si curentul produs suntma'ime. Vmp este asociat de Voc prinrelatia 516

Si Imp este asociat cu Isc prin relatia 5+36

%ele mai bune conditii sunt L conditii deoperare normale intalnite la o iradieree$ala cu +222G/m3, temperatura celulelore$ala cu 3 $rade %, si distributie spectralaAM e$ala cu +. .

( MODELAREA MODULULUI)OTOVOLTAIC *N MATLAB+'IMULIN

Panoul solar MSN*2, prezentat in fi$ 7 afost ales pentru simularea in MA!A" siPsim. Modulul este facut din 7> de celulede siliciu multicristalin in serie si produce2G nominal la putere ma'ima. abelul +arata specificatiile electrice si in fi$ 0 sunt

prezentate caracteristicile I*V din fisa dedate a modulului.

9i$ 7. Panoul solar MSN*2

3


4/7

%aracteristicileelectricePuterea ma'im5Pma'6

2G

ensiunea laputerea ma'im5Vmp6

+?,+V

%urentul la putereama'im5Imp6

3,13A

ensiunea ie ire5Voc6

3+,+V

%urentul sesurtcircuit 5Isc6

7,+?A

emperaturacoeficientului Isc

52,2>O2,+6-/

emperaturacoeficientului Voc

*52O+26mV/

J% 0?O3

- Calculaea R" "i R.

DS i Dp sunt calculate iterativ.Scopul estede a $si valorile Ds i Dp care fac o curbamatematica PVcare coincide cu varful de

putere e'perimental la 5VMP, IMP6

.Valorile Ds i Dp sunt ob inute atunci c&ndPma' calculat este e$al cu Pma' estimat.Metoda iterativ ofer solu ia Ds 2.37i Dp 72.1271>.

9i$ura >. i fi$ure++ prezinta caracteristicaI*V, n condi ii normale unde valorile Vmp,Imp, Voc si Isc sunt aflate utilizand valorilecalculate ale Ds si Dp.

9i$ > %aracteristicile PV la 3 Q %,iluminare +222G/m3, dup calcularea iD Dp. , prin PSIM

/ 'imulaea in 'imulin0 "i P"im

.+ Simularea cu Psim a unui modul PV

9i$ modulul PV n PSIM

9i$ ne arata modelul circuituluimodulului PV in Psim si este compusdintr*un panou PV utilizand curentul,tensiunea si masurarea puterii. Iradierea sitemperatura sunt intrarile utilizate pentru ademonstra efectele variatiei acestora cu

privire la caracteristicile de iesire. 9i$ura >

arata rezultatul simularii, caracteristicile I*V si P*V la temperatura constanta t3$rade % si la iradiere constanta +222R/m3.Simularea arata cele trei puncte distincteVoc 3+.+ V , Isc 7.+?A si punctul de

putere ma'ima Pma'2G, Vmp +?.+V,Imp 3.1A, care sunt foarte aproape devalorile date de fisa de date a

producatorului.

9i$ ?. %aracteristicile I*V la +222G/m3, pePSIM cu temperaturi diferite

4


5/7

9i$ %aracteristicile I*V la 3 Q %,prin PSIM cu valori diferite ale iluminrii

9i$ ? arata efectul variatiei temperaturii

53 $rade, 2 $rade, ? $rade6 pecaracteristica I*V avand o iradiereconstanta +222G/m3, deasemeni simulareaa obtinut rezultate bune ale curbelor , incomparatie cu datele producatorului, in fi$0.In fi$ este prezentat efectul iradierii5+222, 22, >22, 022,6 G/m3 la o tempconst de 3 $rade a caracteristicii V*I careeste foarte aproape de fisa producatorului.

5.2 Siumularea unui modul PV cu Simulink

9i$ 1 arata modelarea modulului PV cuMatlab/Simulin#. Modelarea se faceaplicand ecuatiile anterioare 5+,3,7,0, si >6curentul, tensiunea si instrumente de

putere. Iradiera si temperatura sunt intrariin sistem. 9i$ +2 ne arata efectul variatieiiradierii 5+222, 22, >22, 022,6 G/m3 la otemp const de 3 $rade % pe caracteristicaV*I care este apro'imativ ca foaia data de

producator.In fi$ ++ cele 7 puncte distincteVoc=21.1V, Isc=3.1! si punc"ul de pu"ere

ma#ima 5Pma'2G,V$P +?.+V, I$P3.13A ne sunt aratate, si sunt identice cuvalorile date de foaia te4nica.

9i$ 1. Modelul modulului PV n Simulin#

9i$ +2 %aracteristicile IV la 3 Q %,prin Simulin# cu irradiances diferite.

9i$ ++ %aracteristicile IV la 3 Q,iluminare +222G/m3, dup calcularea i

D Dp

5


6/7

/( 'imulaea unui Panou de celule PVcu 'imulin0

Modulele conectate in paralel cresccurentul si modulele conectate in serie

produc o tensiune de iesire mai mare. )acapanoul este compus din Jpar cone'iuneparalela a modulelor PV, curentul PV sicurentul de saturare pot fi e'primateIpvIpv, module KJpar, I2I2, ,module K

Jpar. )aca panoul este Jser, tensiunea deiesire a modulelor esteVV module KJser Ds,arra:Ds,moduleK5Jser/Jpar6, Dp,arra: Dp,module K5Jser/Jpar6,Si modelul panoului va fi prezentat in fi$

+3. )aca luam ca e'mplu Jser3 si Jpar+, doar ca sa verificam veridicitateamodelului o sa avem rezultatele simulariiaratate in fi$ +7. Pentru caracteristica I*Vla 3 $rade %,Isc=%.3&! '3.1!( 2), cumne as"ep"am pen"ru *par= 2, Voc=31%.5V

'21.1V(15) pen"ru *ser=15.

+i 1& ara"a carac"eris"ica P-V pen"ru

aceleasi condi"ii unde valoare varului

pu"erii es"e as"ep"a" sa ie

15005+K3K2G6

9i$ +3.Modelul PV matrice, este Jser Jrserie de module PV, PJAD este Jr demodule paralele pv

9i$ +7. %aracteristicile IV la 3 Q %, F +222G/m3, prin Simulin# pentru Jser +, PJAD 3.

9i$. +0 %aracteristicile PV la 3 Q %,+222G/m3, prin Simulin# pentru Jser +, PJAD 3

>. %oncluzii

In aceasta lucrare, este propusa simulareain MA!A" Simulin# / PSIM a uneicelule PV bazata pe un model cu o sin$uradioda imbunatatit. Pentru a reduce timpulde calcul, parametrii de intrare sunt redusila 0 si valorile Dp si Ds sunt estimate de ometoda eficienta prin repetare. Mai mult,intrrile in simulator sunt informatiidisponibile pe fisele te4nice a celulelor PV.Dezultatul simularii arata o concordantaintre rezultatele simularii si rezultatele date

de producator.

6


7/7

"iblio$rafie

;+< uan*!ian$ sai, %i*Sian$ u, and Ti*Bie Su, Member, IAEJF, L)evelopment of$eneralized p4otovoltaic model usin$

MA!A" /SIM!IJC, Proceedin$s oft4e Gorld %on$ress on En$ineerin$ and%omputer Science 322,G%E%S 322,ctober 33 * 30, 322, San 9rancisco, SA.;3< 9rancisco M. FonzUlez*!on$att,LModel of p4otovoltaic Module inMatlab, 5II %I"E!E% 3226;7< Matlab and Simulin#, 4e Mat4Ror#s,Inc. as of September 32+2,4ttp8//RRR.mat4Ror#s.com.

;0

proiect 2 sre

Documents