Вплив паразитних параметрів та умов середовища на I-V та P-V характеристики моделі 1D5P сонячного елемента з використанням LTSPICE-IV
Анотація
У цій дослідницькій роботі виконано електричне моделювання сонячної батареї моделі 1D5P за допомогою програмного забезпечення моделювання LTSpice-IV. У цій роботі здійснювався вплив умов навколишнього середовища, тобто температури, сонячного опромінення, а також паразитних параметрів, послідовних шунтів. Було виявлено, що в міру підвищення температури продуктивність сонячних батарей знижується, оскільки температура призводить до посилення явища рекомбінації і, отже, до зниження продуктивності. Однак, коли температура підвищується від 00C до 500C, криві I-V і P-V переміщаються до початку координат, показуючи негативний вплив підвищення температури на сонячний елемент. Сонячне опромінення відіграє важливу роль у продуктивності сонячних елементів. Зі збільшенням сонячного опромінення з 250 Вт·м-2 до 1000 Вт·м-2 продуктивність сонячного елемента відповідно збільшується, і крива I-V, а також P-V віддаляється від початку координат. Зроблено висновок, що для різних послідовних опорів I V разом із P-V характеристикою сонячного елемента моделі 1D5P змінюється, оскільки при послідовному опорі 0,02 Ом отримується максимальний струм короткого замикання та максимальна потужність. Але коли послідовний опір збільшився лише на 2 Ом, криві I-V і P-V різко рухаються до початку координат. Опір шунта – це шлях до зміни струму елементу. Зі збільшенням опору шунта шлях зворотного струму зменшується, отже, весь струм йде на навантаження, отже, досягається максимальна потужність. Аналогічно, коли значення опору шунта зменшується, керована напругою ділянка кривої вольт-амперних характеристик переміщується ближче до початку координат, що знижує продуктивність сонячних елементів. Важливо зрозуміти, як різні фактори впливають на криві I-V і P-V характеристик сонячних елементів. Напруга холостого ходу, струм короткого замикання та максимальна потужність змінюються. Вплив цих факторів може бути надзвичайно корисним при відстеженні найвищої точки потужності сонячної батареї різними методами.
Завантаження
Посилання
W.M. Chen, H. Kim, and H. Yamaguchi, Renewable energy in eastern Asia: Renewable energy policy review and comparative SWOT analysis for promoting renewable energy in Japan, South Korea, and Taiwan, Energy Policy, 74, 319 (2014), https://doi.org/10.1016/j.enpol.2014.08.019
L. El Chaar, and N. El Zein, Review of photovoltaic technologies, Renewable and sustainable energy reviews, 15(5), 2165 (2011), https://doi.org/10.1016/j.rser.2011.01.004
R.N. Shaw, P. Walde, and A. Ghosh, Effects of solar irradiance on load sharing of integrated photovoltaic system with IEEE standard bus network, Int. J. Eng. Adv. Technol, 9(1), 424 (2019), http://www.doi.org/10.35940/ijeat.A9410.109119
D. Meneses-Rodrı́guez, P.P. Horley, J. Gonzalez-Hernandez, Y.V. Vorobiev, and P.N. Gorley, Photovoltaic solar cells performance at elevated temperatures, Solar energy, 78(2), 243 (2005), https://doi.org/10.1016/j.solener.2004.05.016
M.A. Rahman, S. Hasan, and M.J. Ferdous, An Investigation into efficiency improvement of thin film solar cell (Doctoral dissertation, Department of Electrical, Electronics and Communication Engineering (EECE), (MIST, 2011).
T. Ahmad, S. Sobhan, and M.F. Nayan, Comparative analysis between single diode and double diode model of PV cell: concentrate different parameters effect on its efficiency, Journal of Power and Energy Engineering, 4(3), 31 (2016), http://dx.doi.org/10.4236/jpee.2016.43004
S. Gallardo-Saavedra, and B. Karlsson, Simulation, validation and analysis of shading effects on a PV system, Solar Energy, 170, 828 (2018), https://doi.org/10.1016/j.solener.2018.06.035
S.P. Philipps, W. Guter, E. Welser, J. Schöne, M. Steiner, F. Dimroth, and A.W. Bett, in: Next Generation of Photovoltaics, edited by C.A. López, M.A. Vega, L.A. López, (Springer, Berlin, Heidelberg, 2012). pp. 1-21, https://doi.org/10.1007/978-3-642-23369-2_1
M. Karlsson, Comparison and evaluation of hardware modeling and simulation tools, M.Sc. Thesis, Jönköping Institute of Technology, 2011.
N. Sultana, M.A. Ahad, and K. Hassan, Simulation and Analysis of the Effect of Change of Different Parameters on the Characteristics of PV Cell Using LTspiceIV, International Journal of Science and Research, 4(2), 63 (2015), https://www.ijsr.net/archive/v4i2/SUB15942.pdf
D. Diouf, Y.M. Soro, A. Darga, and A.S. Maiga, Module parameter extraction and simulation with LTSpice software model in sub-Saharan outdoor conditions, African Journal of Environmental Science and Technology, 12(12), 523 (2018), https://doi.org/10.5897/AJEST2018.2566
R. Abbassi, A. Abbassi, M. Jemli, and S. Chebbi, Identification of unknown parameters of solar cell models: A comprehensive overview of available approaches, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 90, 453 (2018), https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.03.011
P.A. Kumari, and P. Geethanjali, Parameter estimation for photovoltaic system under normal and partial shading conditions: A survey, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 84, 1 (2018), https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.10.051
V. Tamrakar, S.C. Gupta, and Y. Sawle, Study of characteristics of single and double diode electrical equivalent circuit models of solar PV module. In: International Conference on Energy Systems and Applications, (IEEE, 2015), pp. 312-317.
H.P. Gavin, https://people.duke.edu/~hpgavin/ce281/lm.pdf
F. Dkhichi, B. Oukarfi, A. Fakkar, and N. Belbounaguia, Parameter identification of solar cell model using Levenberg–Marquardt algorithm combined with simulated annealing, Solar Energy, 110, 781 (2014), http://dx.doi.org/10.1016%2Fj.solener.2014.09.033
E.M.G. Rodrigues, R. Melicio, V.M.F. Mendes, and J.P. Catalao, Simulation of a solar cell considering single-diode equivalent circuit model, in: International conference on renewable energies and power quality, (Spain, 2011), pp. 13-15.
V. Tamrakar, S.C. Gupta, and Y. Sawle, Study of characteristics of single and double diode electrical equivalent circuit models of solar PV module, in: International Conference on Energy Systems and Applications (IEEE, 2015), pp. 312-317.
Alternative Energy Tutorials, https://www.alternative-energy-tutorials.com/photovoltaics/solar-cell-i-v-characteristic.html.
B.V. Chikate, Y. Sadawarte, and B.D.C.O.E. Sewagram, The factors affecting the performance of solar cell, International journal of computer applications, 1(1), 0975 (2015), http://research.ijcaonline.org/icquest2015/number1/icquest2776.pdf
B.K. Dey, I. Khan, N. Mandal, and A. Bhattacharjee, (2016, October). Mathematical modelling and characteristic analysis of Solar PV Cell, in: 7th Annual Information Technology, Electronics and Mobile Communication Conference (IEMCON), (IEEE, 2016), pp. 1-5.
Авторське право (c) 2022 М.А. Шафі, М. Хан, С. Бібі, М.Я. Шафі, Н. Раббані, Х. Улла, Л. Хан, Б. Марі
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
