Inexpensive characteristics scanner of photovoltaic modules

• Autorzy: Makowski D. , Marańda W. , Pijarski R.

Warianty tytułu

PL

Niedrogi miernik charakterystyk modułów fotowoltaicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Detailed performance evaluation of any photovoltaic module requires the knowledge of its I-V characteristics [5]. While photovoltaic elements are constantly getting cheaper and more commonly used, specialized measurement equipment is generally out of reach for most maintainers of small and simple PV-systems. This paper presents the construction of the stand-alone characteristics measurement system. The adopted approach, based on a typical microcontroller with the reduction of other costly elements, makes the device fast and inexpensive, yet fully functional, thus targeted towards the use in small PV systems.

PL

Dokładna anliza systemów fotowoltaicznych (PV) wymaga znajomości prądowo-napięciowych charakterystyk poszczególnych paneli. Koszty instalacji fotowoltaicznych maleją, jednakże specjalizowany sprzęt pomiarowy jest nadal bardzo kosztowny i pozostaje poza zasięgiem większości użytkowników instalacji PV. W artykule przedstawiono budowę przenośnego miernika charakterystyk I-V. Kluczowym elementem urządzenia jest sterowane obciążenie oraz układ pomiaru prądu i napięcia. W rozwiązaniu duży nacisk położono na wyeliminowanie kosztownych elementów takich jak szybki przetwornik cyfrowo-analogowy, co znacząco obniżyło koszty wykonania urządzenia, jednocześnie pozwalając na zachowanie odpowiedniej szybkości pracy oraz dokładności. Zastosowane rozwiązanie opiera się na wykorzystaniu mikrokontrolera z wbudowanym przetwornikiem A/C do pomiaru prądu płynącego przez obciążenie oraz napięcia. Sterowanie zmiennym obciążeniem (tranzystor MOS), polegające na zmianie warstości napięcia na bramce tranzystora, zrealizowano metodą integracji ładunku w pojemności. Zmianę ładunku uzyskuje się impulsami generowanymi z portu mikrokontrolera. Metoda pomiaru polega na zwiększaniu napięcia na bramce tranzystora i jednoczesnym pomiarze wartości prądu i napięcia modułu fotowoltaicznego. Dane pomiarowe dla konkretnego punktu charakterystyki są rejestrowane, dopiero wtedy, gdy różnią się od poprzednich o narzuconą wartość kroku. Podejście takie nie wymaga dokładnej znajomości napięcia sterującego obciążeniem, a jedynie możliwość jego precyzyjnego zwiększania. W celu zwiększenia szybkości działania urządzenia, po zakończeniu całego cyklu pomiarowego, pojemność tę rozładowuje się poprzez zwarcie klucza elektronicznego. Najdłuższy czas pojedyńczego pomiaru nie przekracza 1s. Miernik służy do analizy typowych modułów fotowoltaicznych o mocy 240Wp, ograniczonej ze względu na dopuszczalną moc traconą w obciążeniu. Urządzenie wykorzystuje port szeregowy do transmisji danych do komputera PC. Długość ramki danych zmienia się w zależności od liczby pomierzonych punktów charakterystyki. W artykule zamieszczono przykładowe wyniki pomiarów charakterystyk modułu SF52A Solar Fabrik o mocy 50Wp w różnych warunkach oświetlenia i częściowego zacienienia.

Słowa kluczowe

EN

PV measurements; PV performance evaluation; I-V curve

PL

pomiary modułów fotowoltaicznych; charakterystyka I-V ogniw

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN SA
• Czasopismo: Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 50, z. 3
• Strony: 471--479
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Makowski D.

• Technical University of Łódź, Department of Microelectronics and Computer Science, Al. Politechniki 11, 93-590 Łódź, Poland

autor

Marańda W.

• Technical University of Łódź, Department of Microelectronics and Computer Science, Al. Politechniki 11, 93-590 Łódź, Poland

autor

Pijarski R.

• Technical University of Łódź, Department of Microelectronics and Computer Science, Al. Politechniki 11, 93-590 Łódź, Poland

Bibliografia

• 1. R. Pijarski: System pomiarowy charakterystyk ogniw słonecznych. M.Sc. thesis, 2002.
• 2. T. Żdanowicz, H. Roguszczak: Automated Outdoor Data Acquisition System for Prolonged Testing of PV Modules. 13th E. PV Solar Energy Conf., Nice, 1995, p. 2322.
• 3. Edson L. Meyer, E. Ernest van Dyk: The behaviour of photovoltaic modules under reduced light levels. 17th E. PV Solar Energy Conf., Munich, 2001, p. 528.
• 4. W. Maranda: Parallel operation of non-uniformly oriented PV-arrays. 17th E .PV Solar Energy Conf., Munich, 2001, p. 2665.
• 5. T. Żdanowicz: Pomiary ogniw i modułów fotowoltaicznych. Kazimierz Dolny, 1997, p. 159.