MPPT Grid connected photovoltaic system

8/16/2019 MPPT Grid connected photovoltaic system

1/4

M o d i f i ' e d

MPPT

S t r a t e g y

A p p l i e d i n

S i n g l e - S t a g e

G r i d - C o n n e c t e d

P h o t o v o l t a i c S y s t e m

Wu

L i b o ,

Z h a o

Z h e n g m i n g ,

L i u

J i a n z h e n g ,

L i u

S h u ,

Yuan

L i q i a n g

D e p a r t m e n t

o f

E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g

a n d A p p l i e d

E l e c t r o n i c

T e c h n o l o g y ,

T s i n g h u a

U n i v e r s i t y , B e i j i n g 1 0 0 0 8 4 , C h i n a

S t a t e

Key

L a b o r a t o r y o f

C o n t r o l

a n d

S i m u l a t i o n

o f

P o w e r

S y s t e m a n d G e n e r a t i o n E q u i p m e n t

A b s t r a c t

S i n g l e - s t a g e

g r i d - c o n n e c t e d p h o t o v o l t a i c

( P V )

s y s t e m

h a s

a d v a n t a g e s

s u c h

a s s i m p l e

t o p o l o g y ,

l o w c o s t , e t c .

H o w e v e r ,

s i n c e

t h i s k i n d o f s y s t e m h as o n l y o n e s t a g e o f

p o w e r c o n v e r s i o n , a l l t h e c o n t r o l

o b j e c t i v e s

n e e d

t o

b e c o n -

s i d e r e d s i m u l t a n e o u s l y , s u c h a s maximum

power

p o i n t

t r a c k i n g

( M P P T ) , s y n c h r o n i z a t i o n w i t h

t h e u t i l i t y v o l t a g e

a n d h a r m o n i c s r e d u c t i o n f o r o u t p u t

c u r r e n t ,

s o

t h a t t h e

c o m p l e x i t y o f

c o n t r o l

s c h e m e i s much i n c r e a s e d . T h i s

p a p e r

p r e s e n t s a m o d i f i e d

MPPT s t r a t e g y , w h i c h c a n

r e m a r k a b l y

i m p r o v e

t h e

s t a b i l i t y

o f t h e

s i n g l e - s t a g e

g r i d - c o n n e c t e d

PV

s y s t e m d u r i n g

r a p i d l y

c h a n g i n g p r o c e s s

o f

l i g h t

i n t e n s i t y ,

b e s i d e s

r e a l i z i n g t h e c o n t r o l o b j e c t i v e s

a b o v e .

C o m p a r i n g

i t

w i t h t r a d i t i o n a l

c o n s t a n t - s t e p

MPPT

s t r a t e g y

t h i s

p a p e r

i l l u s t r a t e s

t h e

i m p r o v e m e n t o f

t h e

n o v e l

s t r a t e g y

b a s e d o n

PSIM s i m ul at i o n p la t f o r m . A 300Wp g r i d - c o n n e c t e d PV

s y s t e m

i s

a l s o e s t a b l i s h e d

i n

l a b o r a t o r y

t o

v e r i f y t h e s t a b i l i t y

o f t h i s m o d i f i e d MPPT

s t r a t e g y

i n

w h i c h DSP

( T M S 3 2 0 F 2 4 0 7 ) i s e m p l o y e d t o

i m p l e m e n t t h e

p r o p o s e d

MPPT

c o n t r o l l e r . S i m u l a t i o n a n d e x p e r i m e n t a l r e s u l t s

show

t h e h i g h s t a b i l i t y

a n d

h i g h e f f i c i e n c y

o f t h i s m o d i f i e d

s t r a t -

e g y

a p p l i e d

i n



PV

s y s t e m .

I .

I N T R O D U C T I O N

P h o t o v o l t a i c

( P V )

s y s t e m s

a r e

s o l a r

e n e r g y

s u p p l y

s y s t e m s ,

w h i c h

e i t h e r

s u p p l y p o w e r d i r e c t l y

t o e l e c t r i c a l

e q u i p m e n t

o r f e e d

e n e r g y

i n t o

t h e

p u b l i c e l e c t r i c i t y g r i d .

G e n e r a l l y ,

p h o t o v o l t a i c s

a r e

c o n s i d e r e d

a s a n

e x p e n s i v e

m e t h o d

o f

p r o d u c i n g

e l e c t r i c i t y .

H o w e v e r ,

i n

s t a n d - a l o n e

s i t u a t i o n s


a r e

t h e

m o s t e c o n o m i c

s o l u t i o n s

t o

p r o v i d e

t h e

r e q u i r e d

p o w e r

s e r v i c e .

M o r e o v e r ,

w i t h t h e

d e v e l o p i n g

o f PV

t e c h n o l o g i e s , a p p l i c a t i o n

o f

p h o t o v o l -

t a i c s

i n


s i t u a t i o n s h a v e

g r o w n

r a p i d l y ,

w h i c h s h o w s t h a t


a r e

v e r y

a t t r a c t i v e

t o

p r o -

d u c e

e n v i r o n m e n t a l l y

b e n i g n

e l e c t r i c i t y

f o r d i v e r s i f i e d

p u r p o s e

[ 1 - 3 ] .

T h i s

p a p e r

p r e s e n t s

a

m o d i f i e d

maximum

p o w e r

p o i n t

t r a c k i n g

( M P P T ) s t r a t e g y a p p l i e d

i n

s i n g l e - s t a g e g r i d -

c o n n e c t e d PV

s y s t e m .

W i t h

v o l t a g e

a n d

c u r r e n t s e n s o r s ,

c o n t r o l l e r

a d o p t i n g

t h i s

s t r a t e g y

c a l c u l a t e s t h e

r e c e n t

p o w e r p o i n t

o f t h e PV

p a n e l ,

a n d d e c i d e s t h e

o u t p u t

p o w e r

o f t h e

i n v e r t e r ,

i n

w h i c h

s t e p

l e n g t h c h a n g e s

a c -

c o r d i n g

t o

t h e

t r a c k i n g d i r e c t i o n ,

t o

a v o i d s

v o l t a g e

c o l -

l a p s e . H o w e v e r , b e c a u s e

t h e

t r a c k i n g s p e e d

i s l i m i t e d

b y

s t e p

l e n g t h ,

w h e n t h e r e

i s

a

s t e p c h a n g e

o f

l i g h t i n t e n s i t y ,

t h e

v a r i a b l e - s t e p

m e t h o d

s t i l l c a n n o t

a s s u r e

t h e

s t a b i l i t y

o f

t h e

D C - l i n k

v o l t a g e .

I n

t h e m o d i f i e d

s t r a t e g y ,

i f

t h e

o u t -

p u t p o w e r

o f PV

p a n e l

i s

d e t e c t e d

d e c r e a s i n g r a p i d l y ,

c o n t r o l l e r w i l l

p r e s u m e

t h a t t h e

s t e p c h a n g e

o f

l i g h t

i n t e n -

s i t y

o c c u r s ,

a n d

t h e

r e f e r e n c e v a l u e

o f

i n v e r t e r

o u t p u t

p o w e r

w i l l b e r e s e t

a c c o r d i n g

t o t h e r e c e n t

PV

o u t p u t .

T h e

c o n t r o l

t a r g e t o f

t h i s

s t r a t e g y

i s t o b a l a n c e t h e i n p u t

a n d

o u t p u t c u r r e n t

o f D C - l i n k c a p a c i t a n c e

a n d

m a i n t a i n

i t s

v o l t a g e s o a s

t o

t r a c k t h e

maximum

p o w e r p o i n t

f o r

m a x i m i z i n g

t h e

e n e r g y

c a p t u r e .

T h e

p r o p o s e d

g r i d - c o n n e c t e d PV

s y s t e m

c o n s i s t s

o f

PV

p a n e l ,

i n v e r t e r , c o n t r o l l e r a n d f i l t e r , w h i c h w i l l

b e

d i s c u s s e d

i n

s e c t i o n

I I

o f t h i s

p a p e r .

S e c t i o n I I I

w i l l

i n t r o -

d u c e

t h e

e l e c t r i c a l c h a r a c t e r i s t i c s

o f

PV p a n e l a n d

t h e

o p e r a t i o n p r i n c i p l e o f c o n s t a n t - s t e p

MPPT

s t r a t e g y .

S i m u l a t i o n

f o r

s t a b i l i t y

t e s t

w i l l a l s o

b e

p r e s e n t e d

t o

e x -

p l a i n t h e v o l t a g e c o l l a p s e p h e n o m e n o n

i n

s e c t i o n I V .

S e c -

t i o n V w i l l

p r o p o s e t h e

m o d i f i e d

MPPT

s t r a t e g y . F i n a l l y ,

e x p e r i m e n t

r e s u l t s a n d c o n c l u s i o n s w i l l b e

g i v e n

i n

t h e

l a s t t w o

s e c t i o n s .

I I .

S Y S T E M

C O N S I S T E N C Y

T h e p r o p o s e d s i n g l e - s t a g e g r i d - c o n n e c t e d PV s y s t e m

c o n s i s t s o f PV

p a n e l , i n v e r t e r ,

c o n t r o l l e r a n d

f i l t e r ,

w h i c h

i s

s h o w n

i n

F i g . 1 .

i P v

F i g .

1 . S c h e m a t i c d i a g r a m o f a

s i n g l e - s t a t e g r i d - c o n n e c t e d p h o t o v o l t a i c

s y s t e m .

G r i d - c o n n e c t e d

PV

s y s t e m

h a s t w o m a i n c o n t r o l o b -

j e c t i v e s :

MPPT a n d

s i n u s o i d a l c u r r e n t

o u t p u t

[ 4 ] .

I n

s i n -

g l e - s t a g e

s i t u a t i o n s ,

t h e s e

t w o

o b j e c t i v e s

s h o u l d b e r e a l -

i z e d

i n

o n e p o w e r c o n v e r s i o n

s t a g e , c o m m o n l y b y d o u b l e

c l o s e d

l o o p

c o n t r o l

m e t h o d . T h e i n n e r

l o o p

r e a l i z e s

i n -

v e r t e r

c u r r e n t

o u t p u t c o n t r o l ,

w h i c h

c o n s i s t s o f

g r i d

v o l t -

a g e

a n d c u r r e n t

s a m p l i n g ,

p h a s e

c a l c u l a t i o n ,

PWM u n i t

a n d

d r i v e s . T h e o u t e r

l o o p

i s

a

p o w e r

c o n t r o l

l o o p ,

w h i c h

t r a c k s maximum

p o w e r p o i n t

o f PV

p a n e l b y

a d j u s t i n g

i n v e r t e r o u t p u t

p o w e r

i n

r e a l t i m e

[ 5 ,

6 ] .

I I I . C O N S T A N T - S T E P

MPPT STRATEGY

F i g .

2

a )

a n d

F i g .

2

b )

s h o w t h e

s i m u l a t e d

I - V a n d

P -

V c h a r a c t e r i s t i c s

o f t h e

i d e a l

PV

p a n e l .

T h e

s e r i e s o f

1 0 2 7


2/4

c u r v e s

a r e

t h e o u t p u t

c h a r a c t e r i s t i c s u n d e r d i f f e r e n t i n s o -

l a t i o n [ 4 ] .

1 . 0

U n d e r D i f f e r e n t

I n s o l a t i o n

0 . 8

0 . 6

0 . 4

0 . 2 -

s t e a d y - s t a t e s i m u l a t i o n w a v e f o r m s o f a s i n g l e - s t a g e

g r i d -

c o n n e c t e d

PV

s y s t e m w i t h t h e

c o n s t a n t - s t e p MPPT

s t r a t -

e g y . PV

p a n e l i n

s i m u l a t i o n

i s

3 0 0 W p ,

23V

o p e n

v o l t a g e

a n d 1 7 V a t maximum p o w e r p o i n t . D C - l i n k c a p a c i t y i s

2 2 0 0 u F .

4 0 0 -

3 5 0 -

a )

B

3 0 0 -

a

2 5 0 -

- a

2 0 0 -

1 5 0 -

.

1 0 0 -

5 0 -

O 0

. 6

U

p u )

a )

PV t e r m i n a l

I - V

c h a r a c t e r i s t i c s

T i m e 0 . 0 5 s / d i v

a )

PV o u t p u t

p o w e r

Time 0 . 0 5 s / d i v

b )

PV

t e r m i n a l P - V c h a r a c t e r i s t i c s

F i g . 2 . S i m u l a t e d c h a r a c t e r i s t i c s o f i d e a l PV

p a n e l .

T h e

o u t p u t

v o l t a g e ,

c u r r e n t

a n d

o u t p u t

power

o f

t h e

PV p a n e l

i n

t h e g r i d - c o n n e c t e d s y s t e m

ar e d e f i n e d as

U p v ,

I P v

a n d

P p v

h e r e .

W h e n t h e

PV

p a n e l o p e r a t e s

a t t h e

maximum power p o i n t s ,

1 )

m u s t b e

s a t i s f i e d .

I n

a s i n g l e -

s t a g e


s y s t e m ,

f r o m F i g .

2

b ) ,

i f

2 )

i s

t r u e ,

t h e PV

p a n e l o p e r a t e s

a t t h e

v o l t a g e

s o u r c e

r e g i o n ,

a n d t h e r e f e r e n c e

o u t p u t power

o f t h e i n v e r t e r

P R E F

c a n b e

i n c r e a s e d

t o

r e a c h t h e maximum

power p o i n t ;

i f

3 ) i s t r u e ,

t h e PV

p a n e l

o p e r a t e s

a t t h e

c u r r e n t

s o u rce

r e g i o n , P R E F

s h o u l d

b e

d e c r e a s e d a t o n c e t o a v o i d

t h e

v o l t a g e c o l l a p s e

a n d a t

t h e same t i m e

t o

r e a c h t h e maximum

p o w e r p o i n t ,

a n d

i f

1 )

i s

t r u e ,

P R E F

s h o u l d b e

k e p t

on

s i n c e t h e

PV

p a n e l

h a s

a l r e a d y o p e r a t e d

a t

t h e

o p t i m a l

p o i n t .

I n t h i s

m e t h o d ,

t h e

PV

s y s t e m

w i l l

c o n t i n u o u s l y

s e e k

t h e

m a x i -

mum

p o w e r

p o i n t s [ 7 ] .

a p p

U

= p

I

=UV

U P

+ip

I P V

a

U p

=

°

1

a u p a u p a u p

a u p

~

a P v aPv

U P V e

P V

+

I p v

,

V

2 )

U P I V +

U P V

>

3)

PVOPV

p - a

I n

t h e

p r o p o s e d s i n g l e - s t a g e

PV

s y s t e m ,

i f

t h e r e f e r -

e n c e

o u t p u t

p o w e r

o f

t h e

i n v e r t e r

i s

i n c r e a s e d

o r

d e -

c r e a s e d

b y

t h e

f i x e d

s t e p

l e n g t h ,

MPPT

s t r a t e g y

h e r e

i s

c a l l e d


MPPT

s t r a t e g y .

F i g .

3 s h o w s

t h e

b )

I n v e r t e r

o u t p u t

c u r r e n t

F i g . 3 . S i m u l a t i o n

o f c o n s t a n t - s t e p

MPPT

s t r a t e g y s t e a d y - s t a t e ) .

From

F i g .

3 ,

i n

s t e a d y

s t a t e ,

t h e


MPPT

s t r a t e g y

c a n b a l a n c e t h e

i n p u t

a n d

o u t p u t

c u r r e n t

o f t h e

D C - l i n k c a p a c i t o r so

as

t o

t r a c k t h e maximum power

p o i n t

o f

PV

p a n e l .

PV

o u t p u t power

i s

v e r y

c l o s e t o

i t s

maximum

power o u t p u t .

I V . PHENOMENON

O F

DC-LINK VOLTAGE

C O L L A P S E

S i n g l e - s t a g e


PV

s y s t e m s

w i t h co n-

s t a n t - s t e p

MPPT

s t r a t e g y

h a v e t h e

p r o b l e m

o f D C - l i n k

v o l t a g e c o l l a p s e , e s p e c i a l l y

when t h e

s t e p

l e n g t h

o f r e f e r -

e n c e

p o w e r

i s s e t

u n s u i t a b l e

t o

t h e

s y s t e m .

From

S e c t i o n

I I I ,

we

know

t h a t

MPPT

p r o g r e s s

i n

PV

s y s t e m

i s

t o

a d j u s t

o u t p u t p o w e r

o f t h e i n v e r t e r c o n t i n u -

o u s l y ,

s o

as

t o

r e g u l a t e

t h e a c t u a l

o p e r a t i n g

v o l t a g e

o f

PV

p a n e l a c c o r d i n g

t o i t s

v o l t a g e

a t maximum

p o w e r

p o i n t .

I n

t h i s

prog re ss,

when t h e

o p e r a t i n g v o l t a g e

o f PV

p a n e l

i s

g r e a t e r

t h a n t h e maximum

power

p o i n t

v o l t a g e , s y s t e m

c o n t r o l l e r

i n c r e a s e s


o f


i n -

v e r t e r

t o

p u l l

i t

d o w n ;

when

t h e

o p e r a t i n g

v o l t a g e

o f

PV

p a n e l

i s

l e s s

t h a n

t h e maximum

p o w e r

p o i n t v o l t a g e ,

s y s -

tem

c o n t r o l l e r d e c r e a s e s


o f


i n v e r t e r t o

p u l l

i t

up. H o w e v e r ,

i n

t h e

l a t t e r

c a s e ,

i f

i n s o l a -

t i o n d e c r e a s e i n t h e same

t i m e ,

a f t e r v a l u e

o f

P R E F

i s

s e t

l o w e r ,

i n v e r t e r

o u t p u t power may

b e

s t i l l

g r e a t e r

t h a n

a c t u a l

PV

o u t p u t

p o w e r ,

w h i c h

w i l l

p u l l

down

D C - l i n k

v o l t a g e

f u r t h e r . From

F i g .

2

b ) ,

when

o p e r a t i n g p o i n t

o f

1 0 2 8

0 . 6

0 . 4

0 . 2

0)

L-

a1


3/4

PV p a n e l

m o v e s f r o m

maximum p o w e r

p o i n t t o t h e

l e f t

s i d e ,

i t s


w i l l d e c r e a s e

s i m u l t a n e o u s l y . T h a t

w i l l c a u s e D C - L i n k

v o l t a g e

c o l l a p s e

i n

t h e e n d .

F i g .

4

s h o w s s i m u l a t e d

D C - l i n k v o l t a g e c o l l a p s e p r o -

g r e s s

o f t h e


s y s t e m

c a u s e d

b y

i n s o l a -

t i o n

d i s t u r b a n c e .

F r o m

F i g . 4 ,

w h e n

t h e r e i s a

n e g a t i v e

s t e p

c h a n g e o f

i n s o l a t i o n

f o r

0 .

I s ,

P R E F

w i l l

d e v i a t e

f r o m

t h e c u r r e n t maximum p o w e r p o i n t o f

PV

p a n e l , w h i c h

w i l l

p u l l

d o w n

D C - l i n k v o l t a g e t i l l i n v e r t e r

o u t p u t

c u r r e n t

i s

d i s t o r t e d . D C - l i n k v o l t a g e w i l l b e

r e s t o r e d

s l o w l y a f t e r

i t s

i n p u t

a n d

o u t p u t

c u r r e n t r e a c h

t h e

b a l a n c e s t a t e

a g a i n .

1 2 0 0

I

I

1 0 0 0

8 0 0

X 6 0 0

5

4 0 0

2 0 0

0 -

T i m e

0 .

1

s / d i v

a S t e p c h a n g e

o f

i n s o l a t i o n

OU

-

>

7 0 -

a

6 0 -

X

5

4 0 -

3 0 -

n

2

1

. .

T i m e

0 . 1 s / d i v

b ) P r o g r e s s

o f D C - L i n k

v o l t a g e c o l l a p s e

2 -

1 -

c

. a

7 0

0 -

- 1 -

- 2 -

Time

0 . 0 5 s / d i v

When i n s o l a t i o n

o f s u n

l i g h t

i s s m o o t h a n d

s t e a d y ,

t r a c k i n g m e t h o d o f t h e m o d i f i e d

MPPT

s t r a t e g y

i s s i m i l a r

t o t h e


MPPT

s t r a t e g y .

B o t h o f

t h e m t r a c k

t h e maximum

p o w e r

p o i n t o f

PV p a n e l s

b y

i n c r e a s i n g

o r

d e c r e a s i n g

r e f e r e n c e o u t p o w e r o f

t h e

i n v e r t e r . T h e d i f -

f e r e n c e

b e t w e e n

t h e m i s t h a t ,

i n

m o d i f i e d s t r a t e g y , t h e

s t e p

l e n g t h

i s

d i f f e r e n t

i n

i n c r e a s i n g

c a s e

a n d

i n

d e c r e a s -

i n g c a s e .

I n i n c r e a s i n g c a s e ,

i t i s

s m a l l e r , a n d

i n

d e c r e a s -

i n g c a s e

i t

i s g r e a t e r .

T h e r e f o r e ,

w h e n

P R E F e x c e e d s t h e

c u r r e n t

maximum p o w e r

o u t p u t

o f PV

p a n e l , t h e s y s t e m

c o n t r o l l e r c a n q u i c k l y

d e c r e a s e

i t s o a s t o m a i n t a i n DC -

l i n k

v o l t a g e , m a k e

PV

p a n e l

o p e r a t e

n e a r i t s maximum

p o w e r p o i n t a n d

a s s u r e t h e s t a b i l i t y

o f

t h e

s y s t e m .

H o w e v e r , w h e n

t h e r e i s i n s o l a t i o n d i s t u r b a n c e o r

s t e p

c h a n g e o f s u n

l i g h t , d e c r e a s i n g

P R E F

b y g r e a t e r

s t e p

s t i l l

c a n n o t

a s s u r e

t h e s t a b i l i t y

o f

t h e

D C - l i n k

v o l t a g e .

I n

t h e

m o d i f i e d

s t r a t e g y , s y s t e m

c o n t r o l l e r

s a m p l e s

PV

o u t p u t v o l t a g e

U p ,

a n d c u r r e n t

I p v

a n d t h e n

c a l c u l a t e

i t s

o u t p u t

p o w e r

P p v

I f

t h e

o u t p u t

p o w e r

o f

PV

p a n e l

i s

d e t e c t e d

d e c r e a s i n g

r a p i d l y ,

c o n t r o l l e r

w i l l p r e s u m e

t h a t

t h e

s t e p

c h a n g e o f

l i g h t i n t e n s i t y o c c u r s ,

a n d

t h e r e f e r e n c e

v a l u e

o f

i n v e r t e r


w i l l

b e

r e s e t

a c c o r d i n g

t o

t h e

r e c e n t PV o u t p u t . T h i s m e t h o d

c a n

k e e p s y s t e m o p e r -

a t i n g s t a b l y

i n

t h e

c a s e o f i n s o l a t i o n

s t e p c h a n g e .

F i g . 5

i s

t h e f l o w p r o c e s s d i a g r a m f o r d e t e r m i n a t i o n o f

P R E F

i n

t h e

m o d i f i e d

MPPT

s t r a t e g y .

A

P

i s

t h e

s t e p

c h a n g e

t h r e s h o l d

v a l u e

o f PV

p a n e l

o u t p u t p o w e r ,

P 1

i s

s t e p l e n g t h

o f

P R E F

a n d K i s

a c o n s t a n t w h i c h

v a l u e

i s

g r e a t e r

t h a n

1 .

I n

t h e s i m u l a t i o n ,

K

i s

s e t

b e t w e e n

2

a n d 3 .

Y e s

Y e s

c

D i s t o r t e d

o u t p u t

c u r r e n t

o f

i n v e r t e r

F i g .

4 .

S i m u l a t i o n

o f t h e

DC l i n k

v o l t a g e c o l l a p s e p r o g r e s s .

V .

M O D I F I E D

MPPT

STRATEGY

T o a v o i d D C - l i n k

v o l t a g e

c o l l a p s e

p h e n o m e n o n

i n

t h e

PV


s y s t e m ,

a n o v e l

MPPT

s t r a t e g y

w i t h

v a r i a b l e - s t e p

m e t h o d

i s

p r o p o s e d .

T h e

i m p r o v e m e n t

o f

t h i s

s t r a t e g y

f o c u s e s o n

t h e

c l o s e d

l o o p

c o n t r o l o f

p o w e r .

M o d i f i e d

s t r a t e g y

c a n

f u l f i l l

t h e

r e q u i r e m e n t

o f

h i g h

e f f i -

c i e n c y

a n d

s t a b i l i t y .

E n d

F i g .

5 . F l o w

p r o c e s s d i a g r a m

f o r

d e t e r m i n a t i o n

o f

P R E F

i n

t h e

m o d i f i e d

M P P T

s t r a t e g y .

V I .

S I M U L A T I O N

A ND

E X P E R I M E N T A L R E S U L T S

1 0 2 9

. Q n

II

c

c

i

C

c


4/4

A PV g r i d - c o n n e c t e d s y st e m w i t h m o d i f i e d MPPT

s t r a t e g y i s s i m u l a t e d t o

t e s t

i t s

s t a b i l i t y . C i r c u i t

p a r a m e -

t e r s a r e s a m e a s s i m u l a t i o n i n s e c t i o n I I I .

F i g .

6

s h o w s

s i m u l a t i o n w a v e f o r m s o f t r a c k i n g

p r o c e s s d u r i n g

s t e p

c h a n g e o f l i g h t i n t e n s i t y

w i t h t h e

m o d i f i e d

MPPT

s t r a t e g y .

F r o m F i g . 6 ,

s y s t e m

w i t h

t h e

m o d i f i e d s t r a t e g y

c a n

d e t e c t

s t e p

c h a n g e o f

i n s o l a t i o n ,

m o d i f y

t h e r e f e r e n c e v a l u e

o f

o u t p u t

p o w e r

a n d

p r e v e n t

D C - l i n k v o l t a g e

c o l l a p s e .

S i m u l a t i o n r e s u l t s

s h o w

t h a t

s y st e m c a n

k e e p s t a b l e

i n

c a s e o f

5 0 0

s t e p c h a n g e o f

i n s o l a t i o n .

1 2 0 0

E

. 0

C o

U

1 0 0 0

8 0 0

6 0 0

4 0 0

2 0 0

0

Time 0 . 1 s / d i v

a ) S t e p c h a n g e

o f

i n s o l a t i o n

0 )

a

7 0

-

6 0 -

5 0 -

4 0 -

3 0 -

2 0 -

1 0 -

C

T i m e 0 . 1 s / d i v

b )

D C - L i n k

v o l t a g e

0 1

0 -

I

0 )

0 )

2 -

1

-

0 -

- 1 -

- 2

-

Time 0 . 0 5 s / d i v

c

T h e

o u t p u t

c u r r e n t

o f

i n v e r t e r

a f t e r

i n s o l a t i o n

s t e p

c h a n g e

F i g .

6 . S i m u l a t i o n o f

t r a c k i n g

p r o c e s s

d u r i n g

s t e p c h a n g e o f l i g h t

i n t e n -

s i t y

w i t h

t h e m o d i f i e d MPPT

s t r a t e g y .

F i g .

7 s h o w s

e x p e r i m e n t a l

w a v e f o r m s

o f a

s i n g l e -

s t a g e g r i d - c o n n e c t e d

PV

s y s t e m

w i t h t h e

m o d i f i e d

s t r a t -

e g y . F i g .

7

a )

i s t h e w a v e f o r m o f D C - l i n k

v o l t a g e d u r i n g

s t e p c h a n g e

o f

l i g h t i n t e n s i t y ; F i g .

7

b )

i s

t h e

w a v e f o r m

o f

i n v e r t e r

o u t p u t

c u r r e n t

i n

s t e a d y

s t a t e .

N o

a )

W a v e f o r m o f

D C - l i n k

v o l t a g e

d u r i n g

s t e p c h a n g e

o f

l i g h t i n t e n s i t y

[ T

b ) I n v e r t e r

o u t p u t

c u r r e n t i n

s t e a d y

s t a t e

F i g .

7 . E x p e r i m e n t a l r e s u l t s o f g r i d - c o n n e c t e d s y s t e m .

V I I . C O N C L U S I O N S

T h e

n o v e l

m o d i f i e d

MPPT

s t r a t e g y a p p l i e d

i n

s i n g l e -

s t a g e g r i d - c o n n e c t e d

PV

s y s t e m p r o p o s e d

i n

t h i s

p a p e r

c a n

r e m a r k a b l y

i m p r o v e

s y s t e m

s t a b i l i t y

d u r i n g

r a p i d l y

c h a n g i n g

p r o c e s s o f

l i g h t

i n t e n s i t y . Due

t o

i t s

i m p r o v e -

m e n t o n

d y n a m i c r e s p o n s e ,

s t e p l e n g t h

o f o u t p u t p o w e r

r e f e r e n c e i s

r e d u c e d , w h i c h c a n a l s o

i n c r e a s e s t e a d y - s t a t e

a c c u r a c y

o f t h e

s t r a t e g y .

REFERENCES

[ 1 ]

J .

C .

S c h a e f e r ,

R e v i e w

o f p h o t o v o l t a i c p o w e r

p l a n t

p e r f o r m a n c e

a n d

e c o n o m i c s ,

IEEE T r a n s .

E n e r g y

C o n v e r s i o n ,

v o l .

5 ,

n o .

2 ,

p p . 2 6 - 3 7 ,

1 9 9 0 .

[ 2 ]

S . J .

S t r o n g ,

W o r l d

o v e r v i e w

o f

b u i l d i n g - i n t e g r a t e d p h o t o v o l -

t a i c s ,

i n

C o n f e r e n c e

R e c o r d

o f

t h e

T w e n t y

F i f t h I E E E , W a s h i n g -

t o n , D C ,

p p . 1 1 9 7 - 1 2 0 2 .

[ 3 ]

J .

P .

B e n n e r ,

L .

K a z m e r s k i ,

P h o t o v o l t a i c s ,

G a i n i n g

g r a t e r v i s i b i l i t y ,

IEEE

S p e c t r u m , S e p t e m b e r

1 9 9 9 .

[ 4 ]

WU

L i b o ,

ZHAO

Z h e n g m i n g ,

LIU

J i a n z h e n g ,

I n t e l l i g e n t

c o n t r o l -

l e r

f o r

p h o t o v o l t a i c l i g h t i n g s y s t e m s ,

J

T s i n g h u a U n i v ,

v o l .

4 3 ,

n o .

9 , p p .

1

1 9 5 - 1 1 9 8 , 2 0 0 3 .

[ 5 ]

Y . C h e n , K . S m e d l e y ,

A

c o s t - e f f e c t i v e


i n v e r t e r w i t h

maximum

p o w e r p o i n t t r a c k i n g .

IEEE T r a n s .

P o w e r E l e c t r o n i c s ,

v o l .

5 ,

n o .

1 9 ,

p p . 1 2 8 9 - 1 2 9 4 ,

2 0 0 4 .

[ 6 ]

T .

J .

L i a n g ,

Y . C .

K o u ,

J . R .

C h e n , S i n g l e - s t a g e p h o t o v o l t a i c

e n e r g y

c o n v e r s i o n

s y s t e m ,

P r o c

I n s t .

E l e c t .

E n g . ,

v o l .

4 ,

n o .

1 4 8 ,

p p . 3 3 9 - 3 4 4 , 2 0 0 1 .

[ 7 ]

C h e n

K u n l u n ,

Z h a o

Z h e n g m i n g ,

Y u a n

L i q i a n g ,

I m p l e m e n t a t i o n

o f a s t a n d - a l o n e

p h o t o v o l t a i c p u m p i n g s y s t e m

w i t h maximum

p o w e r p o i n t t r a c k i n g , P r o c e e d i n g s

o f

ICEMS

2 0 0 1 ,

v o l .

1 ,

p p . 6 1 2 - 6 1 5 , A u g .

2 0 0 1 .

1 0 3 0

Documents

MPPT Grid connected photovoltaic system