Comparação de painéis solaresMáximo de Power Point Tracking Técnicas

Resumo - As técnicas diversas para a potência máxima monitoramento ponto de Matrizes fotovoltaicas são discutidos. O técnicas são tomadas a partir da literatura que remonta aoprimeiros métodos. É mostrado que, pelo menos dezenove distintas métodos foram introduzidos na literatura, com muitas variações na sua execução. Este manuscrito deve servir como um referência conveniente para o trabalho futuro na energia fotovoltaicageração.Termos de Indexação - tracking ponto máximo de potência, MPPT, fotovoltaica, energia fotovoltaica.

I. INTRODUÇÃOo seguidor do ponto de potência máxima (MPP) de um arranjo fotovoltaico (PV) é normalmente uma parte essencial de um sistema PV. Como tal monitoramento MPP, muitos (MPPT) métodos foram desenvolvidos e implementados. Os métodos variam emcomplexidade, os sensores necessários, a velocidade de convergência, custo, variedadede eficácia, hardware de execução, a popularidade e, em outros aspectos.

Eles vão desde o óbvio praticamente (mas não necessariamente ineficiente) para o mais criativo (não necessariamente mais eficaz). Na verdade, muitos métodos têm sido desenvolvidos, que se tornou difícil determinar de forma adequada qual o método, recém-existentes ou propostas, é mais apropriado para um dado sistema PV.

Dado o grande número de métodos de MPPT, um levantamento de métodos seria muito benéfico para os investigadores e profissionais em sistemas fotovoltaicos.

Fig. 1 mostra o número total de papéis MPPT de nossa bibliografia por ano desde os primeirospapel MPPT encontramos. O número de trabalhos por ano, cresceu consideravelmente nas últimas décadas e continua a ser forte.No entanto, trabalhos recentes têm geralmente tinham menor, mais superficial revisões de literatura que grande parte resumir ou repetir o revisão da literatura dos trabalhos anteriores. Esta abordagem tende a repetir o que parece ser a sabedoria convencional de que existemapenas um punhado de técnicas MPPT, quando na verdade há muitos. Isto é devido ao grande volume de MPPT literatura revisão em conflito com a necessidade de brevidade.

Este inquérito é uma referência única de a grande maioria dos papéis e técnicas apresentados em MPPT. Foram compilados sobre noventa documentos relativos a diferentes métodos de MPPT publicado até a data de submissão do manuscrito. Não é nossa intenção de estabelecer uma cronologia de literal quando vários técnicas foram propostas, desde a data de publicação não é necessariamente um indicativo de quando o método foi realmente concebido. Como é típico dos trabalhos de revisão, não temos eleitos às patentes de referência. Referenciar documentos métodos de MPPT trabalhos anteriores, sem qualquer modificação ou melhoramento também foram omitidos. É possível que um ou vários documentos foram involuntariamente omitidos. Pedimos desculpas se um importante método ou a melhoria foi

deixado de fora.Este manuscrito passos através de uma ampla variedade de métodos com uma breve discussão e classificação de cada um. Temos evitado discutir ligeiras modificações de métodos existentes, métodos distintos. Por exemplo, um método pode ter sido a primeira apresentados no contexto de um conversor de impulso, mas depois mostra com um conversor buck-boost, caso contrário, com alterações mínimas.O artigo conclui com uma discussão sobre as diferentes métodos baseados em sua aplicação, os sensores necessários, sua capacidade de detectar múltiplos máximos locais, os seus custos, e aplicações terno eles. A tabela que resume os principais características dos métodos também é fornecido.

II. PROBLEMA GERALFig. 2 mostra a curva de potência característica de uma matriz de PV. O problema considerado por técnicas MPPT é encontrar automaticamente a tensão VPMP ou IMPP actual em que umPV array deve operar para obter a potência máxima de saída PMPP sob uma determinada temperatura e irradiância. Note-se que em condições de sombreamento parcial, em alguns casos é possível ter vários máximos locais, mas em geral ainda é apenas um power point verdadeiro máximo. A maioria das técnicas para responder mudanças em ambos os irradiância e temperatura, mas alguns são especificamente mais útil se a temperatura é de aproximadamente constante. A maioria das técnicas que respondem automaticamente amudanças na matriz devido ao envelhecimento, embora algumas sejam de malha abertae exigiria um ajuste fino periódica. Em nosso contexto, o matriz será tipicamente conectado a um conversor de energia que pode variar a corrente proveniente do painel solar.

III. MPPT TÉCNICASNós introduzimos as técnicas diferentes MPPT abaixo em umordem arbitrária.A. Hill-Climbing/Perturb e ObserveEntre todos os jornais nos reunimos, o foco tem sido muito sobre hill-climbing [1-8] e perturbar e observar (P & O) [25/09] métodos. Hill-climbing envolve uma perturbação no direito relação entre o conversor de potência e P & O uma perturbação no tensão de funcionamento da matriz PV. No caso de uma matriz de PV conectado a um conversor de energia, perturbando a relação de direito conversor de energia perturba a matriz atual e PVconsequentemente, perturba a tensão matriz PV. Hill-climbing e métodos de P & O são maneiras diferentes de visualizar o mesmo método fundamental.Da fig. 2, pode-se observar que o incremento (Diminuindo) a tensão aumenta (ou diminui) o poder quando operando à esquerda do MPP e diminui (Aumenta) quando o poder à direita do MPP.Portanto, se há um aumento no poder, os seguintes perturbação devem ser mantidos os mesmos para alcançar o MPP e, se há uma diminuição no poder, a perturbação deve serinvertida. Este algoritmo é resumido na Tabela I. Referência [24] mostra que o algoritmo também funciona quando instantânea (Em vez de média) PV array de tensão e corrente são

utilizados, como enquanto a amostragem ocorre apenas uma vez a cada ciclo de comutação.O processo é repetido periodicamente até que o MPP é alcançado. O sistema, então, oscila em torno do MPP.

B. Condutância incremental

C. Tensão circuito aberto fracionário

A relação quase linear entre VPMP e VOC da PV array, sob irradiância de variação e níveis de temperatura, tem deu origem ao método de VOC fracionária [38-45].Um MPP V k OC V, (5) onde K1 é uma constante de proporcionalidade. Desde k1 é dependentesobre as características da matriz PV sendo usado, que normalmente tem ser calculado previamente por determinar empiricamente VPMP e a VOC para a matriz PV específicas em diferentes e irradiância níveis de temperatura. O fator de k1 foi relatado para ser entre 0,71 e 0,78. Depois k1 é conhecido, VPMP pode ser computado usando (5) com VOC avaliados periodicamente por um momento de desligar o conversor de energia. No entanto, este incorre em algumas desvantagens, incluindo a perda temporária do poder. Para evitar isso, [40] usacélulas-piloto de VOC que pode ser obtida. Essas células-piloto devem ser cuidadosamente escolhidos para representar o estreitamente características da matriz PV. Referência [44] afirma que o tensão gerada por diodos de junção PN é de aproximadamente 75%de COV. Isso elimina a necessidade de medição de COV e VPMP computação. Depois VPMP foi de aproximação, um sistema fechado controle de laço no conversor de energia de matriz pode ser usada para assintoticamente alcançar este desejado tensão.Uma vez que (5) é apenas uma aproximação, a matriz PV tecnicamente nunca opera na MPP. Dependendo da aplicação de o sistema fotovoltaico, às vezes isso pode ser suficiente. Ainda que VOC fracionário não é uma técnica MPPT verdade, é muito fácil e barato de implementar, uma vez que não requer necessariamente DSP ou controle do microcontrolador. No entanto, [45] salienta que é k1 não mais válido na presença de sombreamento parcial (que causavários máximos locais) da matriz PV e propõe varrendo a tensão PV array para atualizar k1. Isto, obviamente, aumenta a complexidade de implementação e incorre mais poderperda.

D. fracionário de curto-circuito

resultados fracionários ISC do fato de que, sob diversas condições atmosféricas, é de cerca de IMPP linearmente relacionado a ISC da matriz PV, conforme mostrado em [40, 42, 45-48].2 MPP SC k eu I, (6) onde k2 é uma constante de proporcionalidade. Assim como notécnica VOC fracionário, k2 deve ser determinada de acordo com a matriz PV em uso. A k2 constante é geralmente considerado entre 0,78 e 0,92.Medindo ISC durante a operação é problemática. Um interruptor adicional geralmente tem que ser adicionada à potência conversor periodicamente curto matriz PV para que ISC pode sermedido com um sensor de corrente. Isso aumenta o número de componentes e no custo. Referência [48] utiliza um conversor boost, Potência não é apenas reduzido ao encontrar ISC,

mas também porque o MPP nunca é perfeitamente compatível como sugerido por(6). Referência [46] propõe uma forma de compensar essa k2 que o MPP é melhor quando as condições atmosféricas controladas mudar. Para garantir MPPT adequado na presença demáximos locais múltiplos, [45] periodicamente varre o array PV tensão de circuito aberto de curto-circuito para atualizar k2. A maioria dos os sistemas PV com ISC fracionário na literatura utilizar um DSP.Referência [48] usa um loop de controle simples corrente feedback em vez disso onde o interruptor no próprio conversor pode ser utilizado a curto a matriz PV.

E. Controle Lógica Fuzzy

Microcontroladores fizeram uso da lógica fuzzy de controle [49 - 58] para MPPT popular na última década. Como mencionado em [57], controladores de lógica fuzzy têm as vantagens de trabalhar com insumos imprecisa, não necessitando de um modelo matemático exato,e não-linearidade, o manuseio. Lógica Fuzzy controle geralmente consiste de três etapas:fuzificação, o Estado procura na tabela de base, e defuzificação. Durante fuzificação, variáveis de entrada numéricos são convertidos em variáveis lingüísticas com base em uma função de pertinência semelhante à figura. 5. Neste caso, cinco níveis fuzzy são utilizados: NB(Negative Big), NS (Small Negative), ZE (Zero), PS (Positive Pequeno), e PB (Big Positivo). Referências [54] e [55] o uso

Composição da função para entradas e saídas de controlador de lógica fuzzy.

sete níveis fuzzy, provavelmente para mais precisão. Na figura. 5, a e b são baseados no intervalo de valores numéricos da variável. A função da associação é feito às vezes menossimétrica para dar mais importância a determinados níveis fuzzy como em [49, 53, 57, 58].As entradas para um controlador de lógica fuzzy MPPT são geralmente uma E de erro e uma mudança no erro E. O usuário tem a flexibilidade de escolher a forma de calcular E e E. Desde que dP / dV desaparece no MPP, [58] usa a aproximação

Equivalentemente, a equação (4) é muitas vezes utilizado. Uma vez que E e Esão calculados e convertidos para as variáveis lingüísticas, asaída do controlador Fuzzy Logic, que é normalmente uma mudança na dever relação D do conversor de energia, podem ser vistos em um tabela regra base, como Tabela II [50].As variáveis lingüísticas atribuído a D para os diferentes combinações de E e E são baseados no conversor de energia sendo usado e também o conhecimento do usuário. Tabela II baseado em um conversor boost. Se, por exemplo, o ponto de operação é muito à esquerda do MPP (Fig. 2), que é E é PB, e E é ZE, então nós queremos principalmente aumentar a proporção de dever, que é D PB deve ser para chegar ao MPP.Na fase defuzificação, o controlador de lógica fuzzy saída é convertida de uma variável linguística de um numéricos variável ainda usando uma função membro como na figura. 5. Este fornece um sinal analógico que vai controlar o conversor de energia para o MPP.controladores de lógica fuzzy MPPT foram mostrados para executar bem sob diversas condições atmosféricas. No entanto, a sua

eficácia depende muito do conhecimento do usuário ou engenheiro de controle na escolha do direito e erro de cálculo chegando com a tabela de base de regra. Referência [55] propõeum controle de lógica fuzzy adaptativo que constantemente os tunes funções de pertinência ea tabela de base de regras para que melhor desempenho é alcançado. Os resultados experimentais a partir de [51] mostram rápida convergência para o MPP e flutuação mínimo sobre o assunto.Referência [57] empiricamente utiliza dois membros diferentes funções que mostram que o desempenho depende de monitoramento o tipo de funções membro em causa.

F. Rede Neural

Junto com os controladores de lógica fuzzy foi outra técnica de aplicação do MPPT - redes

neurais [59-63], que também são bem adaptados para microcontroladores.

As redes neurais têm geralmente três camadas: entrada, escondido, e as camadas de saída

como mostrado na figura. 6. O número de nós em cada camada variam e são dependentes do

usuário. As variáveis de entrada podem ser parâmetros de matriz PV como VOC e ISC, dados

atmosféricos, como temperatura e irradiância, ou qualquer combinação destes. A saída é

geralmente um sinal de referência ou vários (s) como um sinal de ciclo utilizado para conduzir

o conversor de energia para operar em ou perto do MPP.

Como fechar o ponto de operação começa ao MPP depende dos algoritmos utilizados pela

camada escondida e como a rede neural foi treinada. As ligações entre os nós são ponderados.

A ligação entre os nós i e j é rotulada como tendo um peso de wij na fig. 6. Para identificar com

precisão o MPP, o wij têm de ser cuidadosamente determinada através de um processo de

treinamento, no qual o arranjo fotovoltaico é testado durante meses ou anos e que os padrões

entre a entrada (s) e saída (s) da rede neural são registrados.

Como a maioria das matrizes PV têm características diferentes, uma rede neural rede tem que

ser especificamente treinado para a matriz com PV que será utilizado. As características de

uma matriz PV também mudar com o tempo, o que implica que a rede neural deve ser

treinados periodicamente para garantir MPPT precisas.

G. Controle Correlação Ripple

Quando uma matriz PV está conectado a um conversor de energia, a acção de comutação do

conversor de voltagem e potência impõe ondulação atual matriz PV. Como conseqüência, o PV

matriz de energia também está sujeita a ondulação. correlação Ripple controle (RCC) [64] faz

uso de ondulação para executar MPPT.

RCC correlaciona o tempo derivado do tempo variando PV p matriz de energia e com o tempo

de derivados do tempo variando

PV atual matriz de i & v de tensão e de conduzir o gradiente de poder zero, atingindo assim o

MPP.

Referindo-se a fig. 2, se v ou i está aumentando (0 ou 0 vi>> &) e p é crescente (0> p &), então

o ponto de funcionamento é inferior o MPP (ou MPP MPP V I V I <<). Por outro lado, se v ou i é

crescente e está diminuindo p (0 <P &), o funcionamento ponto está acima do MPP (ou

MPP MPP V I V I>>). Combinar essas observações, vemos que pv & & & & pi ou são positivas

para o esquerdo do MPP, negativo para a direita do MPP, e zero no MPP.

Quando o conversor de potência é um conversor de impulso como em [64], aumento da taxa

de imposto aumenta a corrente no indutor, que é o mesmo que a matriz PV atual, mas diminui

a matriz PV tensão. Portanto, o direito de entrada de controle proporção é

k3, onde é uma constante positiva. Controlando a taxa de imposto em desta forma garante

que o MPP será permanentemente monitorado, RCC fazendo um rastreador MPP verdade.

Os derivados de (9) e (10) são geralmente indesejáveis, mas [64] mostra que a ac-coupled

medições da matriz PV tensão e corrente pode ser utilizado em substituição, já que contêm o

informação de fase necessário. Os derivados podem também ser filtros de aproximação por

alto-pass com frequência de corte superior que a freqüência de ondulação. Uma maneira

diferente e fácil de obter a derivada atual em (10) é a sensação do indutor tensão, que é

proporcional à derivada atual. O nonidealities no indutor (perda do núcleo, resistência) tem

um pequeno efeito, desde o tempo constante do indutor é muito maior do que o período de

comutação em um prático conversor.

Nosso trabalho demonstrou que indocumentados (10) pode falhar devido ao deslocamento de

fase provocada pela intrínseca capacidade da matriz PV em altas freqüências de comutação.

No entanto, correlacionando potência e tensão como em (9) é pouco afectados pela

capacitância intrínseca.

Simples e barato circuitos analógicos podem ser usados para implementar RCC. Um exemplo é

dado em [64]. Experimentos foram realizados para demonstrar que RCC precisão e rapidez

faixas do MPP, mesmo sob diferentes níveis de irradiância. O tempo necessário para convergir

para a MPP é limitada pela comutação freqüência do conversor de potência eo ganho da RCC

circuito. Outra vantagem da RCC é que não exige qualquer informação prévia sobre as

características de PV, tornando a sua adaptação a diferentes sistemas PV simples.

Há outros trabalhos na literatura que utilizam MPPT métodos que se assemelham a RCC. Por

exemplo, [65] integra o produto dos sinais dos derivados tempo de poder e de relação dever.

No entanto, ao contrário RCC, que usa ondulação inerente presentes na corrente e de tensão

[65] perturba a relação dever gerar uma perturbação no poder. Referências [66] e [67] o uso

histerese uma versão baseada em RCC. A baixa freqüência dithering sinal é utilizado para

perturbar o poder em [68]. Referência [68] discute uma mudança de fase de 90 graus na

corrente (ou tensão) no que diz respeito ao poder na MPP, como na RCC. O diferença de [68] é

que a injeção é um extra, baixa sinal de frequência e não uma ondulação conversor inerente.

H. Sweep atual

A varredura atual [69 método] usa uma forma de onda para varrer a matriz PV atuais, que a

característica IV do PV matriz são obtidas e atualizadas em intervalos de tempo fixo. O VPMP

pode então ser calculado a partir da curva característica no mesmos intervalos.

A função escolhida para a varredura de onda está diretamente proporcional à sua substância

como na

onde k4 é uma constante de proporcionalidade. A matriz de energia fotovoltaica é

assim, dada por

A mppt

Substituindo (11), (13) dá

A equação diferencial (11) tem a seguinte solução

C é escolhido para ser igual à matriz PV corrente máxima Imax e k4 a ser negativa, resultando

em uma diminuição exponencial função com constante de tempo 4 k = . A equação (15) leva a

A corrente no (16) pode ser facilmente obtido através de alguns descarregam corrente através

de um capacitor. Uma vez que o derivado de (16) é diferente de zero, (14) pode ser dividido

por toda a () Df dt t, e com () () ftit = (14), simplifica a

Depois VPMP é calculado após a varredura actual, (17) pode ser usado para confirmar se o

MPP foi atingido.

Referência [69] implementa o método de varredura de corrente através computação

analógica. A operação atual tem cerca de 50 ms, o que implica uma certa perda de energia

disponível. Referência [69] pontos que esta técnica MPPT só é viável se o poder consumo da

unidade de controle é menor do que o aumento da poder que ela pode trazer ao sistema PV

inteiro.

I. DC Link Control Droop Capacitor

link DC capacitor droop controle [70, 71] é um MPPT técnica que é especificamente projetado

para funcionar com PV sistema que está ligado em paralelo com um sistema de linha de CA,

mostrado na figura. 7.

A relação do direito de um conversor de impulso ideal é dada por

onde V é a tensão entre a matriz e Vlink PV é o

voltagem através do link CC. Se Vlink é mantida constante, aumentando aumenta a corrente

que vai no conversor do poder que vem o conversor de impulso e, conseqüentemente,

aumenta a poder que vem da matriz PV. Embora a corrente é crescente, a Vlink tensão pode

ser mantida constante enquanto a potência requerida pelo inversor não exceda o máximo

potência disponível a partir da matriz PV. Se não for esse o caso, Vlink começa pendentes.

Logo antes desse ponto, o controle atual Ipeak comando do inversor está em seu máximo e PV

matriz opera na MPP. A linha de sistema de corrente alternada é alimentado trás para evitar

Vlink de inclinação e d é otimizado para trazer Ipeak ao máximo, conseguindo MPPT.

link DC controle droop capacitor não exige que o cálculo da matriz de energia PV, mas de

acordo com [71], a sua resposta se deteriora quando comparado com um método que detecta

o poder diretamente, isto é porque sua resposta diretamente depende da resposta do circuito

dc tensão de controle da inversor. Este esquema de controle pode ser facilmente

implementada com analógica e amplificadores operacionais de unidades de tomada de decisão

lógica

J. Maximização tensão ou corrente de carga

A finalidade das técnicas MPPT consiste em maximizar a potência

Fig. 7. Topologia para dc controle droop link capacitor, como mostrado em [71]

saindo de uma matriz de PV. Quando a matriz está ligado ao PV um conversor de energia,

maximizar o poder de matriz PV também maximiza a potência na carga do conversor.

Por outro lado, maximizar a potência de saída do conversor deve maximizar o poder PV array

[72-78], assumindo um conversor sem perdas.

Referência [78] aponta que a maioria das cargas podem ser de tensão tipo de fonte, a fonte de

corrente, tipo do tipo resistivo, ou um combinação destes, como mostrado na figura. 8. A

partir desta figura, é claro que para uma carga tipo fonte de tensão, a corrente de carga Iout

deve ser maximizada para alcançar a PM potência máxima de saída.

Para uma carga tipo de fonte de corrente, a tensão vout carga deve ser maximizada. Para os

outros tipos de carga, ou seja Iout vout pode ser utilizado. Isso também é válido para os tipos

de carga não-linear, desde que não apresentam características de impedância negativa [78].

Portanto, para quase todas as cargas de interesse, é suficiente para maximizar tanto a corrente

de carga ou a tensão de carga de maximizar a potência da carga. Por conseguinte, apenas um

sensor é necessário.

Na maioria dos sistemas fotovoltaicos, a bateria é usada como a carga principal ou como

uma cópia de segurança [73-77]. Uma vez que uma bateria pode ser pensado como um

Fonte de Tensão de Carga do tipo, a Corrente DE CARGA PoDE Ser Usada Como Variável de

controle. Referências [73] [74], e [76] O USO positivo Controlar o feedback parágrafo

conversor de Energia de tal forma que A Carga Atual É maximizada EA matriz PV Perto da

ópera MPP. Operação Exatamente não MPP Quase Seamisai Atingido Este Método MPPT

PORQUE É baseada nd suposição de Que O Conversor de Potência lossless é.

K. dV dP / ou dP / Controle Feedback dI

Com o DSP e microcontroladores sendo capaz de lidar com computações complexas, uma

forma óbvia de realizar MPPT é calcular a inclinação (dP / dV ou dP / DI) da PV poder curva

(Fig. 2) e alimentá-lo de volta ao conversor de potência com algum controle para conduzi-lo a

zero. Este é exatamente o que é feito em [79-83].

A forma como o declive é calculado difere do papel para o papel. Referência [79] calcula dP /

dV e armazena o seu sinal para o passado poucos ciclos. Com base nesses sinais, a relação de

direito do poder conversor seja aumentado ou diminuído para alcançar o

Fig. 8. Diferentes tipos de carga: uma fonte de tensão, 2-resistivos, 3-resistivos e

fonte de tensão, 4-fonte-corrente, como mostrado em [78]

MPP. A tamanho do passo dinâmica é utilizada para melhorar a passageira resposta do

sistema. Referência [80] usa uma linearização- método para calcular a base dP / dV.

Referências [81-83] Uso amostragem e conversão de dados com a divisão digital subseqüente

de potência e tensão que harmoniza dP / dV. Referência [82] em seguida, integra dP / DI,

juntamente com um ganho de adaptação para melhorar a resposta transitória. Em [83], a

tensão da matriz PV periodicamente é incrementado ou decrementado e P / V comparado a

um erro marginal até o MPP é atingido.

Convergência para o MPP foi mostrado para ocorrer em dezenas de milissegundos em [81].

L. Outras Técnicas MPPT

Outras técnicas incluem MPPT reconfiguração array [84], qual PV matrizes são organizadas em

diferentes séries e paralelos essas combinações, que o MPPs resultantes satisfaçam carga

específica requisitos. Este método é demorado e rastreamento

MPP em tempo real não é óbvia.

Referência [85] usa um controle de corrente linear com base na fato de que existe uma relação

linear entre o IMPP e do nível de irradiância. O IMPP atual é, portanto, encontrados pelos

sensores a nível de irradiação e um controlador PI é utilizado de forma que o PV matriz atual

segue IMPP.

Referência [86] calcula IMPP e VPMP de equações envolvendo temperatura e níveis de

irradiância, que não são geralmente mais fácil de medir. Depois de IMPP ou VPMP é obtida,

controle de feedback é usado para forçar a matriz PV para operar no MPP.

A MPPT baseado no estado é introduzido em [87], no qual o sistema é representado por um

modelo de espaço de estado e não-lineares tempo variando controlador feedback dinâmico é

usado para controlar o MPP. Simulações confirmar que esta técnica é robusta e insensível às

mudanças nos parâmetros do sistema e que é MPPT atingido mesmo com a mudança das

condições atmosféricas e a presença de máximos locais múltiplos causados por parcialmente

arranjo fotovoltaico sombreado ou células danificadas. No entanto, não experimental

verificação é dada.

Ao contrário de topologias comuns que consistem de duas fases de alimentação (Geralmente

um conversor DC-DC, seguido de um inversor), um único inversor de fase, que atua tanto

MPPT e corrente de saída regulamento para a distribuição de rede elétrica é apresentada em

[88].

Com base na tensão da matriz PV controle, um ciclo de (OCC) é usado para ajustar a corrente

de saída da fase única inversor de tal forma que MPPT é atingido. O circuito de controle

consiste de componentes discretos digital, mas também pode utilizar um DSP de baixo custo. A

operação é mostrada para estar perto do MPP durante um período de tempo do dia. A ligeira

discrepância deve-se a incapacidade de o controlador de temperatura para dar conta

variação.

A tensão Best Fixo (BFV) algoritmo é introduzido no [89]. Os dados estatísticos são recolhidos

cerca de irradiância e níveis de temperatura durante um período de um ano e BFV

representante da MPP foi encontrado. O controle ajusta a qualquer ponto de operação da

matriz PV para o BFV ou a saída tensão para a tensão de carga nominal. A operação está,

portanto, nunca exatamente no MPP e dados diferentes têm de ser recolhidos para diferentes

regiões geográficas.

A matriz PV equação característica, que precisa ser resolvido iterativamente para o MPP, é

manipulado para encontrar uma solução simbólica aproximado para o MPP em [90]. Este

método, chamado Método Linear reorientou Coordenadas (LRCM), exige a medição de VOC e

ISC para encontrar as solução. Outras constantes que representam a matriz PV curva

característica também são necessários. O erro máximo em LRCM usando a aproximação das

MPP foi encontrada para ser 0.3%, mas este foi baseado somente em resultados de simulação.

Referência [91] usa um método de controle de slides com um buck- conversor de impulso para

alcançar MPPT. U A função de comutação o conversor é baseado no fato de que dP / dV> 0 à

esquerda o MPP e dP / dV <0 à direita; u é expresso como

onde u = 0 significa que o interruptor está aberto e u = 1, o interruptor estreita e S é dada por

Esse controle foi implementado utilizando um microcontrolador que percebe a tensão matriz

PV e atual. Simulação e resultados experimentais mostraram que a operação converge para a

MPP em várias dezenas de milissegundos.

IV. DISCUSSÃO

Com o sistema, de modo MPPT muitas técnicas disponíveis para PV usuários, pode não ser

óbvio para que este escolha o que uma melhor se adapte às suas necessidades de aplicação.

Os principais aspectos da as técnicas MPPT a tomar em consideração são destaque nas

subseções a seguir.

A. Aplicação

A facilidade de implementação é um fator importante na decidir qual técnica usar MPPT. No

entanto, esta muito depende do conhecimento dos usuários finais. Alguns podem ser mais

familiarizado com circuitos analógicos, caso em que, ISC fraccionada ou VOC, RCC, e

maximização da corrente ou tensão de carga são bons opções. Outros podem estar dispostos a

trabalhar com circuitos digitais, mesmo que exigir o uso de software e programação.

Em seguida, a seleção deve incluir hill-climbing / P & O, IncCond, controle de lógica difusa,

redes neurais e dP / dV ou dP / controle feedback DI. Além disso, alguns dos MPPT técnicas só

se aplicam às topologias específicos. Por exemplo, o dc link controle droop capacitor trabalha

com o sistema indicado na fig. 7 e MPPT OCC trabalha com uma fase única inversor.

B. Sensores

O número de sensores necessários para implementar MPPT também afeta o processo de

decisão. Na maioria das vezes, é mais fácil e mais confiável para medir a tensão que a atual.

Além disso, sensores de corrente são geralmente caros e volumosos. Isso pode ser

inconveniente em sistemas que consistem de várias matrizes com PV separar MPP. Nesses

casos, é aconselhável usar MPPT métodos que exigem apenas um sensor, ou que pode

estimar a corrente a tensão como em [25]. É também raro encontrar sensores que medem os

níveis de irradiância, como necessários no controle linear em curso e os IMPP e VPMP

métodos de cálculo.

C. Maxima vários locais

A ocorrência de vários máximos locais, devido à parcial sombreamento da matriz PV (s) pode

ser um obstáculo real para a bom funcionamento de um rastreador MPP. perda de potência

considerável podem ser efectuadas se um máximo local é monitorado em vez do MPP real.

Como mencionado anteriormente, a varredura em curso e os métodos baseados no estado

deverá monitorar o MPP verdade, mesmo na presença de máximos locais múltiplos. Contudo,

os outros métodos requerem uma etapa adicional inicial para ignorar a operação máximos

locais indesejados e trazer para perto do real MPP, tais exemplos são apresentados em [31] e

[35].

D. Custos

É difícil mencionar os custos monetários de cada único MPPT técnica a menos que seja

construído e executado. Isto é infelizmente, fora do escopo deste artigo. No entanto, uma boa

comparação dos custos pode ser feita por saber se o a técnica é analógica ou digital, se exige o

software e programação, bem como o número de sensores. Análogo implementação é

geralmente mais barato do que digital, que normalmente envolve um microcontrolador que

necessita ser programado. Eliminando sensores de corrente cai consideravelmente os custos.

E. Aplicações

Diferentes técnicas de MPPT discutidas acima servirão diferentes aplicações. Por exemplo, em

satélites espaciais e estações orbitais que envolvem grande quantidade de dinheiro, os custos

ea complexidade do tracker MPP não são tão importantes quanto a sua desempenho e

confiabilidade. O acompanhamento deve ser capaz de rastrear continuamente o MPP verdade

no montante mínimo de tempo e não devem necessitar de ajuste periódico. Neste caso,

monte- Escalada / P & O, IncCond e RCC são adequados. Solar veículos que necessitam

sobretudo de convergência rápida para o MPP.

Fuzzy lógica de controle, redes neurais, e são bons RCC opções neste caso. Uma vez que a

carga em veículos solar consiste maximização principalmente das baterias, corrente de carga

ou tensão também devem ser considerados. O objetivo ao se usar arrays em PV áreas

residenciais é minimizar o tempo de retorno e fazê-lo, é essencial a constante e rapidamente

rastrear o MPP. Desde sombreamento parcial (de árvores e edifícios) pode ser uma questão, o

MPPT deve ser capaz de ultrapassar vários locais maxima. Assim, as duas fases IncCond [31,

35] e métodos de varredura são adequados. Uma vez que um sistema residencial

também pode incluir um inversor, o MPPT OCC também pode ser utilizado. sistemas

fotovoltaicos utilizados para a iluminação de rua consistem apenas em cobrando-se as baterias

durante o dia. Eles não necessariamente necessidade restrições apertadas, implementação

fácil e barato pode ser mais importante, fazendo VOC fraccionada ou ISC viável.

Para todas as outras aplicações não mencionadas aqui, nós colocamos juntamente Tabela III,

contendo as principais características de todos os as técnicas MPPT. Tabela III deve ajudar na

escolha de um método MPPT adequado.

V. CONCLUSÃO

Várias técnicas MPPT retirados da literatura são discutidos e analisados aqui, com seus prós e

contras. É demonstrado que existem várias técnicas diferentes MPPT aqueles incluídos em

revisões de literatura. O concluir a discussão e a tabela deve servir como um guia útil

na escolha do método MPPT certo para sistemas específicos PV.

Tabela III. As principais características técnicas MPPT

MPPT Técnica PV Array Dependente? Verdadeiro MPPT?

Analógico ou

Digital?

Periódico

Tuning?

Convergência

Velocidade

Implementação

Complexidade

Detectado

Parâmetros

Hill-climbing / P & O Não Sim Não Tanto Varia de Baixa Tensão, Corrente

IncCond Não Sim Digital no Varia de Média Tensão, Corrente

VOC Fractional Tensão Sim Não Sim Ambos Média Baixa

ISC Fractional Sim Não Sim Ambos média atual Médio

Fuzzy Logic Control Sim Sim Sim Digital Fast High Varia

Neural Network Sim Sim Sim Digital Fast High Varia

RCC Não Sim Analog Tensão no Fast Baixo, atual

Sweep atual Sim Sim Sim Lento Digital de Alta Tensão, Corrente

Link DC controle Droop Capacitor Não Não Ambos Tensão no Médio Baixo

Carga I ou V Maximização no Analog No No Fast Low Voltage, Current

dV dP / ou dP / Controle Feedback dI Não Sim Digital Tensão no Médio Rápido, atual

Reconfiguração Digital Array Sim Sim Lento de Alta Tensão, Corrente

Controle Linear atual Sim Não Sim Digital Irradiance Fast Médio

IMPP e Computação Digital VPMP Sim Sim Sim N / A irradiância média,

Temperatura

MPPT Estado baseado Sim Sim Sim Ambos Fast High Voltage, atual

OCC MPPT Sim Não Sim Ambos Médio Rápido atual

BFV Sim Não Sim Ambos N / A Nenhum Baixo

MPPT

Técnica

Arranjo

Dependente?

Atua

como

MPPT?

Analógico

ou

Digital?

Periódico

adaptação

?

Velocidade

Convergência

Complexidade

de

implementação

Parâmetros

sensoriados

CV

P&O

IncCond

HC

HCmod

Frac. Voc

Frac. Isc

Fuzzy

Rede Neural

RCC

DC link

Max. I ou V