Design of an Experimental Test Bench to Obtain I-V Curve and to Track Maximum Power Point of PV Modules under Different Conditions


Creative Commons License

Durusu A. , Erduman A.

Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, vol.9, no.3, pp.1242-1250, 2020 (International Refereed University Journal)

  • Publication Type: Article / Article
  • Volume: 9 Issue: 3
  • Publication Date: 2020
  • Doi Number: 10.17798/bitlisfen.618600
  • Title of Journal : Bitlis Eren Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi
  • Page Numbers: pp.1242-1250

Abstract

With the increasing industrialization in recent history, the need for energy has increased. The importance of renewable energy sources has increased due to the reduction of conventional energy raw materials and the increasing environmental impact. Nowadays, solar energy is one of the most known and preferred renewable energy sources. Photovoltaic (PV) solar panels are used to convert solar energy into electrical energy. The electrical characteristic of a PV cell is generally represented by the current-voltage (I-V) curve. This curve depends on radiation, temperature and other external environment variables. Maximum power point tracking (MPPT) methods are used to obtain maximum power under variable external environment conditions. In this study, circuit is designed to monitor I-V and P-V curves and to obtain maximum power of PV modules. Pertubation&Observation (P&O) algorithm was used for MPPT control. The boost type dc-dc converter is preferred in the MPPT circuit. With the help of sensors, the current and voltage values ​​are obtained from the PV modules and transferred to the control board to evaluate and produce of switching signals of converter. Thus, PV module can give maximum power at the different conditions. In addition, current and voltage values which are ​​obtained under different conditions are transferred to personal computer.

Yakın tarihte artan sanayileşmeyle beraber enerjiye olan ihtiyaç artmıştır. Konvansiyonel enerji ham maddelerinin azalması ve çevreye olan kötü etkilerinin artmasından dolayı yenilenebilir enerji kaynaklarının önemi artmıştır. Günümüzde güneş enerjisi yenilenebilir enerji kaynakları arasında en çok bilinen ve tercih edilenlerden biridir. Güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmek için fotovoltaik (PV) güneş panelleri kullanılmaktadır. Bir PV hücrenin elektriksel karakteristiği genellikle akım-gerilim (I-V) eğrisi ile temsil edilir. Bu eğri ışınım, sıcaklı vb. dış ortam değişkenlerine bağlı olarak değişkenlik göstermektedir. Dış ortam değişkenlerine bağlı olarak PV güç-gerilim (P-V) eğrisi üzerinde maksimum güç noktası takibi (MPPT) yöntemleri ile yapılmaktadır. Bu çalışmada, PV panellerin I-V ve P-V eğrilerinin çıkartılıp bir ekranda gösterilmesi ve maksimum güç takibi yapan devre tasarlanmıştır. MPPT için Sars&Gözlemle (P&O) algoritması kullanılmıştır. MPPT devresinde yükseltici dc-dc dönüştürücü tercih edilmiştir. Sensörler yardımıyla panelden elde edilen akım ve gerilim değerleri, kontrol kartına aktarılarak değerlendirilmiş ve yükseltici tip dönüştürücüdeki anahtarlama elemanı için anahtarlama sinyallerinin üretimi gerçekleştirilmiştir. Böylece PV panelin o anki verebileceği maksimum güç elde edilmiştir. Ayrıca farklı durumlar altında elde edilen akım gerilim değerleri bilgisayar ortamına aktarılmıştır.