Efficienza e Affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito N.Femia Università di Salerno
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1 Efficienza e Affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito N.Femia Università di Salerno 4 Maggio 2011 SolarExpò Verona N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
2 MPPT centralizzato vs MPPT distribuito I pv + V pv _ DC-AC MPPT di pannello DC-DC DMPPT DC-AC MPPT di stringa DC-DC DMPPT N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
3 MPPT distribuito maggiore recupero di energia sfruttamento ottimale delle superfici utilizzo di pannelli eterogenei stringhe di lunghezza diversa semplificazione degli inverters riduzione del numero di inverters riduzione della lunghezza dei cavi monitoraggio dei pannelli individuazione di malfunzionamenti sicurezza in fase di installazione sicurezza in caso di incendio N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
4 Disuniformità di soleggiamento N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
5 Disuniformità di soleggiamento uniforme non-uniforme S=1000 W/m 2 S=1000 W/m 2 S=100 W/m 2 P P V V N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
6 I p topologie dc-dc per MPPT distribuito V p I p MPPT V b Vp 2 Rload Rp 2 2 I p 2 M ( D2) V R R I M ( D ) p 1 load p 1 2 p 1 1 V p N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
7 topologie dc-dc per MPPT distribuito v i out in M ( D ) v M ( D ) i out in R in v i in in R load 2 MD ( ) D D D min max, Rin _ buck Rload Rload Rload , 2 2 Rin _ boost Rload (1 D ) Rload (1 Dmax) Rload (1 Dmin) D D D min max, Rin _ buck _ boost Rload (1 D ) Rload (1 Dmin) Rload (1 Dmax ) N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
8 MPPT centralizzato vs MPPT distribuito DMPPT FMPPT SH=1000 W/m 2 SL=200 W/m 2 NH=10; NL=1; V ds max =70 V; I ds max =30 A; η FMPPT =0.98 η DMPPT =1 SH=1000 W/m 2 SL=200 W/m 2 NH=9; NL=2; V ds max =70 V; I ds max =30 A; η FMPPT =0.96 η DMPPT =1 SH=1000 W/m 2 SL=200 W/m 2 NH=8; NL=3; V ds max =70 V; I ds max =30 A; η FMPPT =0.94 η DMPPT =1 SH=1000 W/m 2 SL=200 W/m 2 NH=7; NL=4; V ds max =70 V; I ds max =30 A; η FMPPT =0.9 η DMPPT =1 SH=1000 W/m 2 SL=200 W/m 2 NH=6; NL=5; V ds max =70 V; I ds max =30 A; η FMPPT =0.87 η DMPPT =1 N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
9 MPPT centralizzato vs MPPT distribuito DMPPT FMPPT SH=1000 W/m 2 SL=200 W/m 2 NH=5; NL=6; V ds max =70 V; I ds max =30 A; η FMPPT =0.81 η DMPPT =1 SH=1000 W/m 2 SL=200 W/m 2 NH=4; NL=7; V ds max =70 V; I ds max =30 A; η FMPPT =0.76 η DMPPT =1 SH=1000 W/m 2 SL=200 W/m 2 NH=3; NL=8; V ds max =70 V; I ds max =30 A; η FMPPT =0.67 η DMPPT =1 SH=1000 W/m 2 SL=200 W/m 2 NH=2; NL=9; V ds max =70 V; I ds max =30 A; η FMPPT =0.58 η DMPPT =1 SH=1000 W/m 2 SL=200 W/m 2 NH=1; NL=10; V ds max =70 V; I ds max =30 A; η FMPPT =0.73 η DMPPT =1 N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
10 topologie dc-dc per MPPT distribuito boost converter S 1 =1000 W/m 2 S 2 =1000 W/m 2 V bulk =80 V Vds max=50v N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
11 topologie dc-dc per MPPT distribuito boost converter S1=1000 W/m 2 S2=400 W/m 2 Vbulk =80 V Vds max=50v N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
12 topologie dc-dc per MPPT distribuito buckboost converter S1=1000 W/m 2 S2=1000 W/m 2 Vbulk =80 V Vds max=80 V N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
13 topologie dc-dc per MPPT distribuito buckboost converter S1=1000 W/m 2 S2=400 W/m 2 Vbulk =80 V Vds max=80v N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
14 topologie dc-dc per MPPT distribuito buckboost converter S1=1000 W/m 2 S2=1000 W/m 2 Vbulk =50 V Vds max=80 V Ids max= buckboost converter S1=1000 W/m 2 S2=1000 W/m 2 Vbulk =50 V Vds max=80 V Ids max= 16 A N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
15 Disuniformità di soleggiamento S=S S=S S=S S=0 S=S =0 S=S N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
16 Modello del pannello () (m) I G s I ph I0 exp 1 q V I R kt V I ph I ph, stc 1 I TPV TPV, STC GSTC T I PV 0 T C T 0 amb 3 E exp kt gap G ( NOCT 20) I R R p s Iph T Rs R p q Egap k Io photocurrent cell temperature diode ideality factor module series resistance module parallel resistance elementary charge band gap energy Bolzmann constant diode saturation current G Co Iph,STC α I TPV,STC GSTC TPV Tamb NOCT sun irradiance Io temperature coefficient STC photocurrent SC current thermal coefficient STC cell temperature STC sun irradiance cell temperature ambient temperature Normal Operation Condition Temperature N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
17 Funzionamento pannello in MPP (m) P load =P mpp () P d =V F (I ph -I mpp )+R s I mpp 2 KD135SX-1PU I mpp N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
18 Funzionamento pannello in sub-mpp (m) P load <P mpp () P d =V F (I ph -I*)+R s I* 2 KD135SX-1PU I* N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
19 stringa in condizioni di mismatch P mpp1 + P mpp2 =336W P=225W (-33,0%) P=243W (-27.6%) persi 93 W del pannello 1 persi 110 W del pannello 2 N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
20 pannello con cella coperta S=S S=S S=S S=S 1 S=S 2 S=S 3 N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
21 pannello 250W con 1 cella coperta S=1000W/m 2 la cella coperta dissipa 85W 1 cella coperta 100% 1 cella coperta 0% S=1000W/m 2 S=0 MPP MPP S=1000W/m 2 S=0 N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
22 pannello 70W con 1 cella coperta S=1000W/m 2 la cella coperta dissipa 40W 1 cella coperta 100% 1 cella coperta 0% S=1000W/m 2 S=0 MPP MPP S=1000W/m 2 S=0 N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
23 pannello 70W con cella coperta (exp.) N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
![pannello 250W con più celle coperte P[W] I[A] S=1000W/m 2 S=0 8 6 4 2 20 celle coperte 80% 1 cella coperta 80% S=1000W/m 2 S=0 0 0 5 10 15 20 25 30 35 V[V] 200 150 MPP](/docs-images/26/8677559/images/24-0.png "MPP S=1000W/m 2 S=0 100 50 0 0 5 10 15 20 25 30 35 V[V] N.")
24 pannello 250W con più celle coperte P[W] I[A] S=1000W/m 2 S= celle coperte 80% 1 cella coperta 80% S=1000W/m 2 S= V[V] MPP MPP S=1000W/m 2 S= V[V] N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
25 P[W] I[A] serie 10 pannelli 220W, 1 cella coperta V[V] 500 (b) (c) (b) (c) (a) (d) (a) (d) V[V] (a) nessuna cella (b) (c) (d) 10 x S=1000W/m 2 coperta 1 cella coperta per pannello S=0 20 celle coperte per pannello pannelli irradiati a 670W/m 2 N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
26 MPPT distribuito N.Femia: Efficienza e affidabilità dei Sistemi Fotovoltaici con MPPT Distribuito, SolarExpo, Verona, 4 Maggio
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