Определение точки максимальной мощности фотоэлектрического модуля для мультиканального стринг-инвертора с помощью короткого замыкания

С. Э. Гришин; А. С. Анучин; Г. Л. Демидова; Н. М. Горбунов; Е. С. Кулик; Хао Чен

doi:10.71759/q468-bd37

Определение точки максимальной мощности фотоэлектрического модуля для мультиканального стринг-инвертора с помощью короткого замыкания

С. Э. Гришин, А. С. Анучин, Г. Л. Демидова, Н. М. Горбунов, Е. С. Кулик, Хао Чен

Аннотация

В фотоэлектрических системах широко используются различные методы определения точки максимальной мощности фотоэлектрических модулей, при этом самым распространенным является метод восхождения. Хотя он демонстрирует достаточную эффективность в небольших фотоэлектрических установках, их производительность ухудшается в условиях частичного затенения из-за невозможности точно определить точку максимальной мощности. Предлагается усовершенствованная стратегия определения ТММ, разработанная для стринг-инверторов, подключенных к панелям через несколько повышающих DC–DC-преобразователей. Основное нововведение заключается в реализации контролируемого короткого замыкания через DC–DC-преобразователь для обеспечения неконтролируемой зарядки входного конденсатора, используемого для идентификации ТММ. Этот алгоритм облегчает получение вольт-амперных характеристик массива ФЭМ в реальном времени, тем самым обеспечивая точное вычисление ТММ даже в условиях неравномерной освещенности, вызванной частичным затенением. Анализ переходного процесса зарядки конденсатора обеспечивает быструю сходимость к оптимальной рабочей точке, достигая идентификации ТММ в течение менее 20 мс, не вызывая при этом значительных колебаний выходной мощности инвертора во время измерения. Эта методология эффективно решает проблему многопиковой кривой мощности, присущую частично затененным фотоэлектрическим системам, демонстрируя превосходную производительность по сравнению с традиционными подходами ТММ в сложных сценариях освещения.

Ключевые слова

точка максимальной мощности, фотоэлектрические системы, условия частичного затенения, повышающий DC–DC-преобразователь, вольт-амперные характеристики

Полный текст:

PDF

Литература

Dadkhah, J. Optimization Methods of ТММT Parameters for PV Systems: Review, Classification, and Comparison / J. Dadkhah and M. Niroomand // Journal of Modern Power Systems and Clean Energy. — March 2021. — Vol. 9, No. 2. — Pp. 225 – 236, March 2021, DOI: 10.35833/MPCE. 2019.000379.

Vagapov, Y. Low-cost photovoltaic emulator for instructional laboratories / Y. Vagapov and A. Anuchin // 2016 51st International Universities Power Engineering Conference (UPEC), Coimbra, Portugal. — 2016. — Pp. 1 – 4, DOI: 10.1109/UPEC. 2016.8114129.

Noguchi, T. Short-current pulse-based maximum-power-point tracking method for multiple photovoltaic-and-converter module system / T. Noguchi, S. Togashi and R. Nakamoto // IEEE Transactions on Industrial Electronics. — Feb. 2002. — Vol. 49, No. 1. — Pp. 217 – 223, Feb. 2002, DOI: 10.1109/41.982265.

Nzoundja Fapi, C. B. Real-Time Experimental Assessment of a New ТММT Algorithm Based on the Direct Detection of the Short-Circuit Current for a PV System / C. B. Nzoundja Fapi, P. Wira, M. Kamta // RE&PQJ, — Vol. 19 No. 5 (2021). — Pp. 598 – 603, DOI: 10.24084/repqj19.358.

Noguchi, T. Short-current pulse based adaptive maximum-power-point tracking for photovoltaic power generation system / T. Noguchi, S. Togashi and R. Nakamoto, ISIE’2000. Proceedings of the 2000 IEEE International Symposium on Industrial Electronics (Cat. No.00TH8543), Cholula, Puebla, Mexico. — 2000. — Vol. 1. — Pp. 157 – 162, DOI: 10.1109/ISIE.2000.930504.

Sher, H. A. A New Sensorless Hybrid ТММT Algorithm Based on Fractional Short-Circuit Current Measurement and P&O ТММT / H. A. Sher, A. F. Murtaza, A. Noman, K. E. Addoweesh, K. Al-Haddad and M. Chiaberge // IEEE Transactions on Sustainable Energy. — Oct. 2015. — Vol. 6, No. 4. — Pp. 1426 – 1434, DOI: 10.1109/ TSTE.2015.2438781.

Zhao, T. Active Power Backflow Suppression Strategy of Cascaded PV Solid-State Transformer Under Interphase Short-Circuit Fault Condition / T. Zhao, Z. Feng, M. Wang, M. Wu and X. Zhang // in IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics. — April 2023. — Vol. 11, No. 2. — Pp. 2350 – 2363, DOI: 10.1109/ JESTPE.2023.3234304.

Yadav, N. Short-Circuit Fault Detection and Isolation Using Filter Capacitor Current Signature in Low-Voltage DC Microgrid Applications / N. Yadav and N. R. Tummuru, in IEEE Transactions on Industrial Electronics. — Aug. 2022. — Vol. 69, No. 8. — Pp. 8491 – 8500, DOI: 10.1109/ TIE.2021.3109523.

Kim, Y. Design and control of a grid-connected three-phase 3-level NPC inverter for Building Integrated Photovoltaic systems / Y. Kim, H. Cha, B. -M. Song and K. Y. Lee // 2012 IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies (ISGT), Washington, DC, USA. — 2012. — Pp. 1 – 7, DOI: 10.1109/ ISGT.2012.6175663.

Anuchin, A. A PWM Strategy for the Minimisation of Losses in a 3-level T-type Voltage Source Inverter / A. Anuchin, D. Shpak, M. Gulyaeva, D. Aliamkin, A. Zharkov and Y. Vagapov // 2018 International Symposium on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion (SPEEDAM), Amalfi, Italy. — 2018. — Pp. 703 – 708, DOI: 10.1109/SPEEDAM.2018.8445367.

Anuchin, A. Nested Loop Control of a Buck Converter under Variable Input Voltage and Load Conditions / A. Anuchin, D. Shpak, M. R. Ahmed, E. Stolyarov, D. Surnin and J. P. Acedo // 2020 55th International Universities Power Engineering Conference (UPEC), Turin, Italy. — 2020. — Pp. 1 – 5, DOI: 10.1109/UPEC49904.2020. 9209865.

DOI: http://dx.doi.org/10.71759/q468-bd37