Sensors placement for the faults detection and isolation based on bridge linked configuration of photovoltaic array

Introduction. The photovoltaic market has been increased over the last decade at a remarkable pace even during difficult economic times. Photovoltaic energy production becomes widely used because of its advantages as a renewable and clean energy source. It is eco-friendly, inexhaustible, easy to install, and the manufacturing time is relatively short. Photovoltaic modules have a theoretical lifespan of approximately 20 years. In real-life and for several reasons, some photovoltaic modules start to fail after being used for a period of 8 to 10 years. Therefore, to ensure safe and reliable operation of photovoltaic power plants in a timely manner, a monitoring system must be established in order to detect, isolate and resolve faults. The novelty of the proposed work consists in the development of a new model of sensors placement for faults detection in a photovoltaic system. The fault can be detected accurately after the analysis of changes in measured quantities. Purpose. Analysis of the possibility of the number and the position of the sensors into the strings in function of different faults. Methods. This new method is adapted to the bridge linked configuration. It can detect and locate failure points quickly and accurately by comparing the measured values. Results. The feasibility of the chosen model is proven by the simulation results under MATLAB/Simulink environment for several types of faults such as short-circuit current, open circuit voltage in the photovoltaic modules, partially and completely shaded cell and module.Вступ. Ринок фотоелектричної енергії зріс за останнє десятиліття неймовірними темпами навіть у складні економічні часи. Виробництво фотоелектричної енергії стає широко використовуваним через його переваги як відновлюваного та чистого джерела енергії. Він екологічно чистий, невичерпний, простий в установці, а час виготовлення відносно короткий. Фотоелектричні модулі мають теоретичний термін служби приблизно 20 років. У реальному житті з кількох причин деякі фотоелектричні модулі починають виходити з ладу після використання протягом 8-10 років. Тому для своєчасного забезпечення безпечної та надійної роботи фотоелектричних електростанцій необхідно створити систему моніторингу для виявлення, локалізації та усунення несправностей. Новизна запропонованої роботи полягає в розробці нової моделі розміщення датчиків для виявлення несправностей у фотоелектричній системі. Несправність можна точно виявити після аналізу змін вимірюваних величин. Мета. Аналіз можливості кількості та розташування датчиків у рядках  залежно від різних несправностей. Методи. Цей новий метод адаптовано до конфігурації, пов’язаної з мостом. Він може швидко й точно виявляти та локалізувати точки збою, порівнюючи виміряні значення. Результати. Здійсненність обраної моделі підтверджується результатами моделювання в середовищі MATLAB/Simulink для кількох типів несправностей, таких як струм короткого замикання, напруга холостого ходу в фотоелектричних модулях, частково та повністю затемнена комірка та модуль

Design and experimental implementation of voltage control scheme using the coefficient diagram method based PID controller for two-level boost converter with photovoltaic system

Introduction. Currently, in the solar energy systems and a variety of electrical applications, the power converters are essential part. The main challenge for similar systems is controller design. In the literature, the PID controller has proved its effectiveness in many industrial applications, but determining its parameters remains one of the challenges in control theory field. The novelty of the work resides in the design and experimental implementation of a two-level boost DC-DC converter controlled by a PID controller for photovoltaic (PV) maximum power extraction. Purpose. Analysis and control of the two-level boost topology with renewable energy source and design of the PID controller parameters using simple and accurate method. Methods. PID coefficients are optimized using Coefficient Diagram Method (CDM) in the MATLAB environment. Results. A mathematical model of a two-level boost converter with PID controller and PV energy source was developed and analyzed. The model allows to design the controller parameters of the proposed system. Practical value. A prototype steered by the proposed CDM-PID controller was tested using an Arduino embedded board. A comparison between the simulation results and the experimental one is presented. The obtained results illustrate that the experimental results match the simulation closely, and the proposed CDM-PID controller provides a fast and precise results.Вступ. В даний час перетворювачі потужності є невід’ємною частиною сонячних енергетичних систем та різних електричних пристроїв. Основною проблемою для таких систем є проектування контролера. У літературі ПІД-регулятор довів свою ефективність у багатьох промислових застосуваннях, але визначення його параметрів залишається однією з проблем у галузі теорії управління. Новизна роботи полягає у розробці та експериментальній реалізації дворівневого підвищувального перетворювача постійного струму, керованого ПІД-регулятором, для отримання максимальної потужності фотоелектричних пристроїв. Мета. Аналіз та управління дворівневою топологією підвищення з використанням відновлюваного джерела енергії та розрахунок параметрів ПІД-регулятора простим та точним методом. Методи. Коефіцієнти ПІД оптимізуються за допомогою методу діаграми коефіцієнтів (CDM) у середовищі MATLAB. Отримані результати. Розроблено та проаналізовано математичну модель дворівневого підвищувального перетворювача з ПІД-регулятором та фотоелектричним джерелом енергії. Модель дозволяє спроєктувати параметри контролера пропонованої системи. Практична цінність. Прототип, керований пропонованим контролером CDM-PID, протестували з використанням вбудованої плати Arduino. Наведено порівняння результатів моделювання з експериментальними даними. Отримані результати показують, що експериментальні результати близько відповідають моделюванню, а пропонований CDM-ПІД-регулятор забезпечує швидкі та точні результати

Implementation of MPPT Algorithm and Supervision of Shading on Photovoltaic Module

This paper presents an implementation of MPPT (maximum power point tracking) algorithm based on real-time measurements and on model-based simulation. For the supervision of a photovoltaic module, different cases of shading are used. Attention was given on advanced control for the supervision of a photovoltaic system according to the need to maximize energy output. Experimental results verified the performance and the feasibility of the proposed system

Techno-Economic Feasibility Study of Investigation of Renewable Energy System for Rural Electrification in South Algeria

This work aims to consider the combination of different technologies regarding energy production and management with four possible configurations. We present an energy management algorithm to detect the best design and the best configuration from the combination of different sources. This combination allows us to produce the necessary electrical energy for supplying habitation without interruption. A comparative study is conducted among the different combinations on the basis of the cost of energy, diesel consumption, diesel price, capital cost, replacement cost, operation, and maintenance cost and greenhouse gas emission. Sensitivity analysis is also performed

Аналіз самонагрівання SiGe HBT, призначеного для ВЧ-застосувань, за процентним вмістом германію

Основною метою роботи є визначення впливу процентного вмісту германію в основі SiGe біполярного транзистора з гетеропереходом (HBT) для аналіза ефекта самонагрівання пристрою. Ми використовуємо комерційне програмне забезпечення COMSOL Multiphysics. Модель пов'язує напівпровідниковий модуль з модулем HTS (Heat Transfer in Solids). Це дозволяє моделювати розподіл температури на пристрої SiGe HBT для рівнів германію в межах від x = 10 %, 20 % до x = 30 %. Спочатку ми визначаємо статичний коефіцієнт підсилення (β) SiGe HBT шляхом варіювання процентного вмісту германію. Крім того, ми аналізуємо розподіл тепла на поверхні компонента для трьох розглянутих рівнів германію, щоб визначити максимальну температуру Tmax в пристрої. Дійсно, для x = 10 % максимальна температура становить Tmax = 377 K і близька до переходу база-колектор. При збільшенні фракції германію в сплаві SiGe (x = 20 %) максимальна температура самонагрівання зменшується (Tmax = 366 K), тоді як при x = 30 % температура самонагрівання зменшується ще більше Tmax = 354 K), і вона поширюється на весь компонент. Це явище серйозно погіршує електричні характеристики HBT.The main purpose of this paper is to determine the impact of germanium percentage within the base of a SiGe heterojunction bipolar transistor (HBT) in order to analyze the effect of the device self-heating. We use the COMSOL Multiphysics commercial software. The model links the semiconductor module to the HTS (Heat Transfer in Solids) module. This allows to simulate the temperature distribution across the SiGe HBT device for germanium levels ranging from x = 10 %, 20 % to x = 30 %. We first determine the static gain (β) of the SiGe HBT by varying the percentages of germanium. In addition, we analyze the heat distribution on the component surface for the three considered levels of germanium in order to record the maximum temperature Tmax in the device. Indeed, for x = 10 %, the maximum temperature is Tmax = 377 K and is close to the base-collector junction. When the germanium fraction in the SiGe alloy is increased (x = 20 %), the maximum temperature of self-heating decreases (Tmax = 366 K), while for x = 30 % the temperature of self-heating decreases more (Tmax = 354 K) and it spreads over the entire component. This phenomenon degrades seriously the electrical performances of the HBT

Diffusion and Electrical Activation After a Rapid Thermal Annealing of an As and B-Co-Implanted Polysilicon Layer

This work provides an experimental insight into the physical mechanisms involved in the co-diffusion of arsenic and boron in polysilicon/monocrystalline Si bilayers, during the formation of shallow N$^+$ emitters for the BiCMOS technology. The RTA-induced redistribution of As and B successively implanted in a 380 nm LPCVD polysilicon layer is studied by SIMS measurements. Hall effect, as well as sheet resistance measurements, show that the electrical activation of dopants in the co-implanted structures is satisfactory from a RTA temperature of 1100 °C.Nous présentons ici un travail expérimental mettant en évidence les mécanismes physiques intervenant dans la co-diffusion de l'arsenic et du bore dans une bicouche polysilicium sur silicium polycrystallin, durant la formation des émetteurs étroits N$^+$ destinés à la technologie BiCMOS. La redistribution de As et B induite par un RTA, successivement implantés dans une couche de polysilicium de 380 nm, est appréhendée par des mesures SIMS. Des mesures par effet Hall et par résistances par carrés mettent en évidence que l'activité électrique des dopants dans les structures implantées est satisfaisante à partir d'une température de 1100 °C

Interest of molecular/crystalline dispersions for the determination of solubility curves of drugs into polymers

International audienc