Modeling and Simulation of PV Panel Under Different Internal and Environmental Conditions with Non-constant Load

This paper focuses on PV power conversion under different internal and environmental conditions with non-constant load, connected to a smart grid system. Due to environmental conditions, the PV system is a non-linear system and difficult to predict the power conversion. In the aspect of internal variables, it includes the five parameters of the single diode solar cell model identify their sensitivity through error function. It also identifies the relation between environmental conditions, mainly: irradiance, temperature and wind speed. The modeling and computational simulation with laboratory work identify the effects of internal and environmental effect on the system. The model gives details about the sensitivity of each environmental condition using error function. The work includes the decrease of energy conversion by the solar panel as a function of time due to the shadow effect that affects its performance. Besides these, a smart system is introduced as a DAQ system in laboratory environment to get in real time the power conversion value with the P-V and I-V characteristics of the PV panel

Poly-Si PV system grid connected and fuzzy controlled

This paper is about a poly-Si PV system linked to the electric grid by power electronic converters. The modeling for the converters emulates the association of a DC-DC boost with a two-level power inverter in order to follow the performance of a inverter employed on an experimental system. A fuzzy PI control is used with pulse width modulation by sliding mode associated with space vector modulation for controlling the converters. Maximum power point tracking is modeled. The PV system is modeled by a five parameter equivalent circuit. The parameter identification is carried out with an optimization method. A comparison between results of model simulation with experimental ones is presented

Modeling photovoltaic panels under variable internal and environmental conditions with non-constant load

This thesis focuses on the modeling and simulation of photovoltaic electric energy conversion systems, that considering different internal and environmental parameters, important for the forecast of the electric energy production. For the cell or panel modeling, the single diode five-parameter model is used. The internal parameters considered are the photocurrent, the cell temperature, the ideality factor, the series resistance, the shunt resistance and the saturation current; and on the other hand the external parameters considered are solar irradiance, ambient temperature and wind speed. New contributions are presented in the context of the modeling and simulation of the error function that identifies the more and less sensitive internal parameters of the cell model and the sensitivity of the external parameters. In the context of obtaining the experimental results, a monocrystalline silicon photovoltaic panel is used. And a signal generator, data acquisition device, an anemometer, a pyranometer and a sensor for measuring the ambient temperature are used. In the context of internal relation between external parameters, correlation studies are performed in order to show the relationships between them; and the obstacle concept is presented as a generalization of shadow types, namely dust and elements that reduce solar irradiance on the surface of the cell or panel; Modelação de painéis fotovoltaicos sob condições internas e ambientais variáveis com carga não constante Resumo: Esta tese incide sobre o tema da modelação e simulação de sistemas de conversão de energia elétrica fotovoltaica considerando diferentes parâmetros internos e ambientais, importantes para a previsão da produção de energia elétrica. Para a modelação da célula ou do painel é utilizado o modelo de cinco parâmetros de um díodo. Os parâmetros internos considerados são a corrente que atravessa o díodo, a temperatura interna da célula, o fator de idealidade, a resistência série da célula, a resistência paralela da célula e a corrente de saturação; os parâmetros externos considerados são a irradiância solar, a temperatura ambiente e a velocidade do vento. São apresentadas novas contribuições no contexto da modelação e simulação da função de erro que identifica os parâmetros internos mais e menos sensíveis do modelo da célula e a sensibilidade dos parâmetros externos. No contexto para a obtenção dos resultados experimentais foram utilizadas células e um painel fotovoltaico de silício monocristalino respetivamente, um gerador de sinais, dispositivos aquisição de dados, um anemómetro, um piranómetro e um sensor para medir a temperatura ambiente. Em ambos contextos, são realizados estudos de correlação entre os parâmetros externos no sentido de mostrar as relações entre eles; e é apresentado o conceito de obstáculo como uma generalização dos tipos de sombras, nomeadamente a poeira e elementos que reduzem a irradiância solar na superfície da célula ou do painel

Photovoltaic generation with energy storage integrated into the electric grid: modelling, simulation and experimentation

Esta tese apresenta o trabalho e resultados da investigação desenvolvida sobre conversão fotovoltaica com armazenamento de energia integrado em rede elétrica. Começa por apresentar a modelação, simulação e validação da conversão fotovoltaica e inversores com injeção para a rede. Descreve também seguidamente o processo de conceção, construção, comissionamento e desenvolvimento experimental das infraestruturas hoje existentes na Cátedra Energias Renováveis da Universidade de Évora, no que diz respeito às duas microgrids desenvolvidas no âmbito do projeto europeu PVCROPS. Estas microgrids são compostas, de forma geral, por um elemento de produção fotovoltaica, um elemento de armazenamento de energia, uma ligação à rede e um sistema de controlo e datalogging. Relativamente ao armazenamento de energia, esta tese aborda e caracteriza ainda as duas tecnologias instaladas: a bateria de iões de lítio e a bateria de fluxo redox de vanádio. Estas microgrids servem assim para implementação e validação de uma estratégia de gestão de energia tendo como objetivo a maximização do autoconsumo, cujos conteúdos são apresentados no capítulo 4. Depois das conclusões, no último capítulo, apontam-se ainda as linhas de investigação futuras de maior potencial, na sequência do trabalho desenvolvido e apresentado nesta tese; Photovoltaic generation with energy storage integrated into the electric grid: Modelling, simulation and experimentation Abstract: This thesis presents the work and results of the research developed on photovoltaic conversion with energy storage integrated into the electric grid. It begins by presenting the modeling, simulation and validation of the photovoltaic conversion and inverters with injection into the electric grid. It also describes the process of design, construction, commissioning and experimental development of the existing infrastructures in the Renewable Energies Chair of the University of Évora, with respect to the two microgrids developed under the European project PVCROPS. These microgrids are generally composed by a photovoltaic production element, an energy storage element, a grid connection and a control and datalogging system. Regarding energy storage, this thesis also discusses and characterizes the two installed technologies: the lithium-ion battery and the redox-flow vanadium battery. These microgrids thus serve to implement and validate an energy management strategy with the objective of maximizing self-consumption, the contents of which are presented in Chapter 4. Following the conclusions, in the last chapter are pointed the future research lines of greater potential, following the work developed and presented in this thesis