مدل سازي و شبيه سازي سيستم فتوولتائيك با هدف كاهش زمان شبيه سازي

Modeling and simulation photovoltaic system focusing on simulation time reduction

مدل‌سازي سيستم¬هاي فتوولتائيك براي كاربرد¬هاي آنلاين نظير رديابي توان بيشينه به مدل مداري فتوولتائيك با زمان محاسباتي كم نياز دارد تا بتواند تعداد زيادي از واحدهاي فتوولتائيك متصل شده را شبيه سازي كند. از طرفي، مدل¬هاي فتولتائيك موجود در مراجع، پيچيده هستند و زمان محاسباتي بالايي را به دليل وابستگي به معادلات ضمني و غير جبري ايجاد مي¬كنند. هدف اصلي اين مقاله، به‌كارگيري مدل مداري فتوولتائيك با مشخصه¬ي زمان محاسباتي كمتر و دقت قابل‌مقايسه است. مدل پيشنهادي مشخصات مدل عملي را بدون وابستگي به معادلات ضمني غير جبري دنبال كرده و زمان محاسباتي را از طريق جايگزيني مقاومت سري با منبع ولتاژ وابسته كاهش مي¬دهد. لازم به ذكر است كه مدل رياضي ولتاژ پايانه مدل پيشنهادي چندجمله¬اي درجه سوم است. براي تغيير سطح ولتاژ خروجي آرايه هاي خورشيدي و تثبيت آن در ولتاژ مرجع از مبدل Buck-Boost استفاده شده و رديابي توان بيشينه نيز با روش P O انجام‌شده است. درنهايت زمان¬ شبيه‌سازي سيستم فتوولتائيك براي هر دو مدل پيشنهادي و عملي مقايسه شده است. نتايج به‌دست‌آمده دقت كافي و زمان شبيه‌سازي كمتر مدل پيشنهادي را تائيد مي¬كند.

Modeling of PV systems for online applications such as MPPT requires a PV circuit model with low computational time to simulate the large number of connected PV units. In the other hand, the available PV models in the literature are complex and cause high computational time due to their dependency on transcendental implicit equations. The main objective of this paper is to employ a PV circuit model featuring lower computational time and comparable accuracy. The proposed model mimics the accurate characteristics of the practical model without depending on the implicit transcendental equation and reduces the computational time by replacing the series resistance with terminal voltage-dependent voltage source, which its mathematical model utilized third-degree polynomial equations. A Buck-Boost converter is used to change the output voltage level of solar arrays and to stabilize it at the set point voltage. MPPT algorithm is done with Perturbation and Observation method. Finally, simulation time of PV system for both proposed model and practical model is compared. The results confirm the adequate accuracy and short simulation time of proposed model.