การติดตามจุดกำลังสูงสุดของแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบแปรผันขนาดก้าว

Abstract

This dissertation presents photovoltaic (PV) module maximum-power-point tracking (MPPT) with a battery acted as a system load. The MPPT was achieved by means of incremental conductance technique with step-size variation, in which the duty cycle of a step-up converter was controlled. Fluctuations in irradiance and solar-cell temperature, which affect output electrical characteristics of the module and therefore relocate the maximum power point (MPP), were analyzed by using mathematical models. Switching behavior of the step-up converter can cause the module operating point to be at the MPP under each weather condition. The converter characteristic was analyzed by means of the state-space averaging technique. The converter response simulation based on Euler’s method was also used for determining the converter inductance and capacitance. The proposed step-size variation for MPPT was based on calculation of a desired change in the module voltage in each step. Then a step size related to the desired voltage change was calculated, which determined the next duty cycle value. Simulation results showed that the proposed technique provided successful MPPT regardless of the weather fluctuations with the tracking speed superior to that of fixed step-size algorithm.

วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอการติดตามจุดกำลังสูงสุดของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ในระบบที่มีแบตเตอรี่เป็นโหลดโดยใช้วิธีความนำส่วนเพิ่มแบบแปรผันขนาดก้าวซึ่งอาศัยการควบคุมค่าดิวตี้ไซเคิลของวงจรทบระดับแรงดัน การเปลี่ยนแปลงของค่าความเข้มแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบแผงและอุณหภูมิของเซลล์แสงอาทิตย์ซึ่งส่งผลต่อคุณลักษณะทางไฟฟ้าด้านออกของแผงและทำให้จุดกำลังสูงสุดของแผงย้ายตำแหน่งถูกวิเคราะห์โดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ การสวิตชิงของวงจรทบระดับแรงดันสามารถทำให้จุดทำงานของแผงอยู่ที่จุดกำลังสูงสุดในแต่ละสภาพอากาศ คุณลักษณะการทำงานของวงจรทบระดับแรงดันซึ่งถูกวิเคราะห์ด้วยวิธีเฉลี่ยปริภูมิสเตตและการจำลองผลตอบสนองในวงจรโดยใช้ระเบียบวิธีของออยเลอร์ถูกนำมาใช้ในการพิจารณาร่วมกันในการกำหนดค่าของตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุในวงจร หลักการแปรผันขนาดก้าวในการติดตามจุดกำลังสูงสุดที่นำเสนอในงานวิจัยนี้อาศัยการคำนวณการเปลี่ยนแปลงของค่าแรงดันด้านออกของแผงที่ต้องการในแต่ละก้าวแล้วคำนวณขนาดก้าวที่สอดคล้องเพื่อกำหนดดิวตี้ไซเคิลค่าใหม่ จากการจำลองผล พบว่า การใช้วิธีแปรผันขนาดก้าวที่นำเสนอสามารถย้ายจุดทำงานของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ให้ไปอยู่ที่จุดกำลังสูงสุดได้สำเร็จในแต่ละสภาพอากาศโดยมีความเร็วในการติดตามสูงกว่าแบบตรึงขนาดก้าวอย่างชัดเจน