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- 1 Modèle et méthode de détection de courant MPPT
Modèle et méthode de détection de courant MPPT
Des choses nécessaires pour comprendre comment fonctionne ce MPPT.
Courbe IVCourbe IV/PV et besoin de mppt
Nous devons d'abord comprendre pourquoi un MPPT serait nécessaire, jetons un coup d'œil à la courbe VI photovoltaïque .
Fig 1 : Courbe VI sous différentes irradiations et températures
Fig 2 : Courbe PV sous différentes irradiations et températures
Comme le montre la courbe, le courant de sortie pourrait être traité en fonction de la tension de sortie de la cellule solaire, qui se maintient presque à une valeur constante jusqu'à ce que la tension dépasse une valeur spécifique, après quoi le courant diminue considérablement et atteint le sol. En conséquence, la puissance de sortie, qui est égale au produit de la tension et du courant, aurait une valeur de crête supérieure à toute autre puissance de sortie ayant une tension différente. Le résultat est que pour extraire le plus d'énergie d'une cellule solaire, il faut lui trouver ce point de fonctionnement particulier, sinon si on laisse simplement le module solaire fonctionner dans des états incontrôlés, il ne sera peut-être pas aussi efficace ni même rentable d'en installer un. comme source d'énergie. Ce qui rend cela difficile, c'est que la courbe se déplace en fonction de nombreux facteurs : irradiation, température, longueur d'onde de la lumière, etc. Une méthode mppt doit avoir la capacité de gérer une circonstance changeante ou du moins ne pas être trompeuse.
Comment fonctionnent les méthodes MPPT
Module PV avec convertisseurDeuxièmement, voyons un module PV typique, son convertisseur élévateur sans boucle DC-AC - des pièces avant le réseau AC. Le graphique est à gauche. De nombreuses méthodes MPPT ont déjà été développées, malgré la méthode des séries d'ajustement de courbes - qui suppose que nous pourrions avoir accès à tous les paramètres et facteurs du modèle afin que nous puissions tracer les courbes Pv et VI comme indiqué ci-dessus et utilisez-le comme carte de fonctionnement, toutes les méthodes MPPT basées en temps réel visent à obtenir les informations sur le courant et la tension du modèle par tous les moyens possibles, car la puissance ne peut être déterminée que par ces deux facteurs :P.(reunje)=Vje(DC){ displaystyle P (réel) = VI (DC)}
Évaluation de la méthode MPPT
Il faut d’abord un module photovoltaïque flexible, facile à contrôler et à régler. Pour un modèle entièrement étudié, il ne serait pas difficile de le trouver. Pour évaluer les performances d'une méthode MPPT, il faut exécuter plusieurs tests en utilisant cette méthode. Pour l'instant, il n'existe pas de norme d'évaluation officielle pour le MPPT, les évaluations concernant le MPPT sont toutes des études comparatives. Pour avoir une vue globale de la méthode, nous nous concentrerons sur le test suivant : 1. Précision maximale du suivi du point de puissance dans des conditions statiques/efficacité d'extraction d'énergie à tout moment.
2. Vitesse de suivi dans des conditions statiques. (d'un point de consigne initial au point final, évaluez le temps concernant la « distance » de tension sur le graphique de courbe)
3. Précision maximale de suivi du point de puissance dans des conditions d'ondulation.
4. Vitesse et précision de suivi dans des conditions changeantes.
5. Précision du suivi en cas de changement de tension du côté du réseau.
En procédant ainsi, une performance relativement complète de la méthode MPPT pourrait être obtenue.
Pour construire un modèle PV avec MPPT
Ce chapitre vise à illustrer comment créer un modèle PV DC complet avec MPPT appliqué. Il y a plusieurs parties de ce modèle : générateur photovoltaïque, convertisseur DC-DC, charge et convertisseur DC-AC (non inclus dans le modèle ici). Le modèle ici est construit en utilisant matlab/simulink.
générateur photovoltaïque
Un modèle électrique pour un générateur photovoltaïque est indispensable pour évaluer ses performances dans différents cercles électriques extérieurs. Les modèles les plus utilisés sont le modèle à double diode et le modèle à diode unique. Leurs détails peuvent être trouvés ici . [1]
Les deux pourraient refléter les caractéristiques de sortie du modèle PV, le modèle à double diode est plus précis que le modèle simple mais entraîne également plus de complexité. Ici, nous nous concentrerons sur la façon de construire un modèle à diode unique. À partir de la figure ci-dessus, nous pouvons voir que le modèle a une déduction de courant de sortie comme décrit :
je=jeph−jes[eq(V+jeR.se)UNkT−1]−V+jeR.seR.sh{\displaystyle I=I_{ph}-I_{s}\left[e^{\frac {q(V+IR_{se})}{AkT}}-1\right]-{\frac {V+IR_ {se}}{R_{sh}}}}
dans laquelle k est la constante de Boltzmann , q est la charge élémentaire sur un électron, T est la valeur du paramètre de température de simulation du dispositif, V est la tension aux bornes des ports électriques de la cellule solaire, A est le facteur de qualité ( coefficient d'émission de la diode ) de la diode. . Pour faire fonctionner ce modèle, il faut rassembler plusieurs paramètres supplémentaires du module PV :
![{\displaystyle I=I_{ph}-I_{s}\left[e^{\frac {q(V+IR_{se})}{AkT}}-1\right]-{\frac {V+IR_ {se}}{R_{sh}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/74ef691e1e2bf9765cd7faa7080a3939a2405afb)
1. Courant de diode photo Iph.
Exemple de spécification du fabricantCette valeur pourrait être obtenue par une équation décrivant sa relation avec l'irradiation et la température :
jeph=jesc*jerr1000*[1+(Tcejeje−TreF)*K]{\displaystyle I_{ph}=I_{sc}*{\frac {I_{rr}}{1000}}*\left[1+(T_{cell}-T_{ref})*K\right]}
Où Isc, Tref et le facteur de température K pourraient être obtenus grâce aux spécifications du fabricant.
![{\displaystyle I_{ph}=I_{sc}*{\frac {I_{rr}}{1000}}*\left[1+(T_{cell}-T_{ref})*K\right]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/95b0f4913cb2337c8ff1b4d4134112555752b3e6)
2. Courant de saturation dû au mécanisme de diffusion.
Le courant de saturation inverse, IS, n'est pas constant pour un appareil donné, mais varie avec la température ; généralement plus significativement que VT (tension thermique VT, V_\mathrm{T} = \frac{k T}{q}), de sorte que la tension aux bornes de la diode diminue généralement à mesure que T augmente. L'équation donnant cela est ici , ici on a supposé que la saturation Is est s constante.
3. Résistances shunt Rsh et résistance série Rse.
Ces facteurs représentent la fuite de courant shunt vers la terre et la résistance de contact du générateur photovoltaïque. Pour des raisons de simplicité, Rsh est défini sur l'infini et Rse est défini sur 0.
Utilisez les blocs mathématiques et sources dans matlab/simulink pour construire ce modèle (voici ses courbes de caractères) :
Convertisseur DC-DC
Pour construire un convertisseur, plusieurs points doivent être confirmés :
Type/topologie du convertisseur
Différents types de convertisseurs ont des applications différentes dans un cercle et avec une topologie différente également, cela affecterait parfois également le choix du commutateur et de l'appareil. Ici, ce qui a été appliqué est un convertisseur élévateur , qui augmentera la tension de son port de sortie comme son nom l'indique.
générateur PWMMéthode de gestion de la largeur d'impulsion
Gestion de la largeur d'impulsion La gestion de la largeur d'impulsion est une méthode de contrôle permettant de faire fonctionner un commutateur haute fréquence afin d'obtenir une valeur ou un objectif souhaité. La fréquence du PWM pourrait affecter les performances ainsi que le coût et le choix des appareils. Pour former un simple signal PWM, on pourrait réduire une onde triangulaire de période par une constante, et en jugeant la relation du résultat avec zéro, une impulsion PWm pourrait être obtenue.
Choix de l'interrupteur électrique
Dans Matlab/sinmulink, il existe plusieurs types de commutateurs électroniques de puissance qui peuvent être utilisés. Pour former un cercle de boost, il faut choisir un type de commutateur doté d'une fonction d'arrêt de porte. Ici appliqué dans le modèle est un commutateur IGBT.
Après avoir décidé du type, du PWM et du commutateur, vous pouvez facilement créer un convertisseur CC et mesurer tout courant/tension associé à l'aide de la boîte à outils SimPowerSystem dans matlab/simulink.
organigramme logiquePour appliquer une méthode MPPT
De nombreuses méthodes MPPT ont été développées, la première chose est de comprendre comment fonctionne une méthode, pour ce faire, il y a plusieurs choses à clarifier :
1. À quel type de topologie électrique cette méthode est-elle appliquée ?
2.Quelles sont les valeurs d’entrée de cette méthode ?
3.Comment la méthode contrôle-t-elle la partie correspondante en cercle/Comment la méthode émet-elle un signal de sortie ?
La méthode MPPT est essentiellement un contrôleur qui modifie la tension du PV et le force à se déplacer vers le point de puissance maximale. Dans certaines méthodes, elle pourrait être traitée comme un ensemble de cercle logique qui a une relation constante entre son entrée et sa sortie, la sortie étant souvent pilote le convertisseur et contrôle donc la tension, il suffit de comprendre la relation et de la traduire en langage de programmation. Voici un exemple d'un type d'organigramme logique mppt sur la gauche. (Dans lequel D représente le cercle de service, décidant de la tension du convertisseur)
Nous pouvons voir clairement comment fonctionne le programme et son processus logique, cette boucle logique pourrait également être construite par programmation à l'aide de la fonction matlab ou des blocs logiques de simulink.
cercle logiqueDans cette méthode de détection de courant, le courant de sortie du générateur photovoltaïque est l'une des entrées du contrôleur, la partie logique utilisera une série de jugements et donnera périodiquement le changement de direction de son signal de commande.
Les références
- ^ G. Bhuvaneswari et R. Annamalai, « Développement d'un modèle de cellule solaire dans MATLAB pour un système de génération photovoltaïque », dans la conférence annuelle IEEE India 2011 (INDICON), 2011, pp.
