mppt grid connected photovoltaic system
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8/16/2019 MPPT Grid connected photovoltaic system
1/4
M o d i f i ' e d
MPPT
S t r a t e g y
A p p l i e d i n
S i n g l e - S t a g e
G r i d - C o n n e c t e d
P h o t o v o l t a i c S y s t e m
Wu
L i b o ,
Z h a o
Z h e n g m i n g ,
L i u
J i a n z h e n g ,
L i u
S h u ,
Yuan
L i q i a n g
D e p a r t m e n t
o f
E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g
a n d A p p l i e d
E l e c t r o n i c
T e c h n o l o g y ,
T s i n g h u a
U n i v e r s i t y , B e i j i n g 1 0 0 0 8 4 , C h i n a
S t a t e
Key
L a b o r a t o r y o f
C o n t r o l
a n d
S i m u l a t i o n
o f
P o w e r
S y s t e m a n d G e n e r a t i o n E q u i p m e n t
A b s t r a c t
S i n g l e - s t a g e
g r i d - c o n n e c t e d p h o t o v o l t a i c
( P V )
s y s t e m
h a s
a d v a n t a g e s
s u c h
a s s i m p l e
t o p o l o g y ,
l o w c o s t , e t c .
H o w e v e r ,
s i n c e
t h i s k i n d o f s y s t e m h as o n l y o n e s t a g e o f
p o w e r c o n v e r s i o n , a l l t h e c o n t r o l
o b j e c t i v e s
n e e d
t o
b e c o n -
s i d e r e d s i m u l t a n e o u s l y , s u c h a s maximum
power
p o i n t
t r a c k i n g
( M P P T ) , s y n c h r o n i z a t i o n w i t h
t h e u t i l i t y v o l t a g e
a n d h a r m o n i c s r e d u c t i o n f o r o u t p u t
c u r r e n t ,
s o
t h a t t h e
c o m p l e x i t y o f
c o n t r o l
s c h e m e i s much i n c r e a s e d . T h i s
p a p e r
p r e s e n t s a m o d i f i e d
MPPT s t r a t e g y , w h i c h c a n
r e m a r k a b l y
i m p r o v e
t h e
s t a b i l i t y
o f t h e
s i n g l e - s t a g e
g r i d - c o n n e c t e d
PV
s y s t e m d u r i n g
r a p i d l y
c h a n g i n g p r o c e s s
o f
l i g h t
i n t e n s i t y ,
b e s i d e s
r e a l i z i n g t h e c o n t r o l o b j e c t i v e s
a b o v e .
C o m p a r i n g
i t
w i t h t r a d i t i o n a l
c o n s t a n t - s t e p
MPPT
s t r a t e g y
t h i s
p a p e r
i l l u s t r a t e s
t h e
i m p r o v e m e n t o f
t h e
n o v e l
s t r a t e g y
b a s e d o n
PSIM s i m ul at i o n p la t f o r m . A 300Wp g r i d - c o n n e c t e d PV
s y s t e m
i s
a l s o e s t a b l i s h e d
i n
l a b o r a t o r y
t o
v e r i f y t h e s t a b i l i t y
o f t h i s m o d i f i e d MPPT
s t r a t e g y
i n
w h i c h DSP
( T M S 3 2 0 F 2 4 0 7 ) i s e m p l o y e d t o
i m p l e m e n t t h e
p r o p o s e d
MPPT
c o n t r o l l e r . S i m u l a t i o n a n d e x p e r i m e n t a l r e s u l t s
show
t h e h i g h s t a b i l i t y
a n d
h i g h e f f i c i e n c y
o f t h i s m o d i f i e d
s t r a t -
e g y
a p p l i e d
i n
s i n g l e - s t a g e
g r i d - c o n n e c t e d
PV
s y s t e m .
I .
I N T R O D U C T I O N
P h o t o v o l t a i c
( P V )
s y s t e m s
a r e
s o l a r
e n e r g y
s u p p l y
s y s t e m s ,
w h i c h
e i t h e r
s u p p l y p o w e r d i r e c t l y
t o e l e c t r i c a l
e q u i p m e n t
o r f e e d
e n e r g y
i n t o
t h e
p u b l i c e l e c t r i c i t y g r i d .
G e n e r a l l y ,
p h o t o v o l t a i c s
a r e
c o n s i d e r e d
a s a n
e x p e n s i v e
m e t h o d
o f
p r o d u c i n g
e l e c t r i c i t y .
H o w e v e r ,
i n
s t a n d - a l o n e
s i t u a t i o n s
p h o t o v o l t a i c s
a r e
t h e
m o s t e c o n o m i c
s o l u t i o n s
t o
p r o v i d e
t h e
r e q u i r e d
p o w e r
s e r v i c e .
M o r e o v e r ,
w i t h t h e
d e v e l o p i n g
o f PV
t e c h n o l o g i e s , a p p l i c a t i o n
o f
p h o t o v o l -
t a i c s
i n
g r i d - c o n n e c t e d
s i t u a t i o n s h a v e
g r o w n
r a p i d l y ,
w h i c h s h o w s t h a t
p h o t o v o l t a i c s
a r e
v e r y
a t t r a c t i v e
t o
p r o -
d u c e
e n v i r o n m e n t a l l y
b e n i g n
e l e c t r i c i t y
f o r d i v e r s i f i e d
p u r p o s e
[ 1 - 3 ] .
T h i s
p a p e r
p r e s e n t s
a
m o d i f i e d
maximum
p o w e r
p o i n t
t r a c k i n g
( M P P T ) s t r a t e g y a p p l i e d
i n
s i n g l e - s t a g e g r i d -
c o n n e c t e d PV
s y s t e m .
W i t h
v o l t a g e
a n d
c u r r e n t s e n s o r s ,
c o n t r o l l e r
a d o p t i n g
t h i s
s t r a t e g y
c a l c u l a t e s t h e
r e c e n t
p o w e r p o i n t
o f t h e PV
p a n e l ,
a n d d e c i d e s t h e
o u t p u t
p o w e r
o f t h e
i n v e r t e r ,
i n
w h i c h
s t e p
l e n g t h c h a n g e s
a c -
c o r d i n g
t o
t h e
t r a c k i n g d i r e c t i o n ,
t o
a v o i d s
v o l t a g e
c o l -
l a p s e . H o w e v e r , b e c a u s e
t h e
t r a c k i n g s p e e d
i s l i m i t e d
b y
s t e p
l e n g t h ,
w h e n t h e r e
i s
a
s t e p c h a n g e
o f
l i g h t i n t e n s i t y ,
t h e
v a r i a b l e - s t e p
m e t h o d
s t i l l c a n n o t
a s s u r e
t h e
s t a b i l i t y
o f
t h e
D C - l i n k
v o l t a g e .
I n
t h e m o d i f i e d
s t r a t e g y ,
i f
t h e
o u t -
p u t p o w e r
o f PV
p a n e l
i s
d e t e c t e d
d e c r e a s i n g r a p i d l y ,
c o n t r o l l e r w i l l
p r e s u m e
t h a t t h e
s t e p c h a n g e
o f
l i g h t
i n t e n -
s i t y
o c c u r s ,
a n d
t h e
r e f e r e n c e v a l u e
o f
i n v e r t e r
o u t p u t
p o w e r
w i l l b e r e s e t
a c c o r d i n g
t o t h e r e c e n t
PV
o u t p u t .
T h e
c o n t r o l
t a r g e t o f
t h i s
s t r a t e g y
i s t o b a l a n c e t h e i n p u t
a n d
o u t p u t c u r r e n t
o f D C - l i n k c a p a c i t a n c e
a n d
m a i n t a i n
i t s
v o l t a g e s o a s
t o
t r a c k t h e
maximum
p o w e r p o i n t
f o r
m a x i m i z i n g
t h e
e n e r g y
c a p t u r e .
T h e
p r o p o s e d
g r i d - c o n n e c t e d PV
s y s t e m
c o n s i s t s
o f
PV
p a n e l ,
i n v e r t e r , c o n t r o l l e r a n d f i l t e r , w h i c h w i l l
b e
d i s c u s s e d
i n
s e c t i o n
I I
o f t h i s
p a p e r .
S e c t i o n I I I
w i l l
i n t r o -
d u c e
t h e
e l e c t r i c a l c h a r a c t e r i s t i c s
o f
PV p a n e l a n d
t h e
o p e r a t i o n p r i n c i p l e o f c o n s t a n t - s t e p
MPPT
s t r a t e g y .
S i m u l a t i o n
f o r
s t a b i l i t y
t e s t
w i l l a l s o
b e
p r e s e n t e d
t o
e x -
p l a i n t h e v o l t a g e c o l l a p s e p h e n o m e n o n
i n
s e c t i o n I V .
S e c -
t i o n V w i l l
p r o p o s e t h e
m o d i f i e d
MPPT
s t r a t e g y . F i n a l l y ,
e x p e r i m e n t
r e s u l t s a n d c o n c l u s i o n s w i l l b e
g i v e n
i n
t h e
l a s t t w o
s e c t i o n s .
I I .
S Y S T E M
C O N S I S T E N C Y
T h e p r o p o s e d s i n g l e - s t a g e g r i d - c o n n e c t e d PV s y s t e m
c o n s i s t s o f PV
p a n e l , i n v e r t e r ,
c o n t r o l l e r a n d
f i l t e r ,
w h i c h
i s
s h o w n
i n
F i g . 1 .
i P v
F i g .
1 . S c h e m a t i c d i a g r a m o f a
s i n g l e - s t a t e g r i d - c o n n e c t e d p h o t o v o l t a i c
s y s t e m .
G r i d - c o n n e c t e d
PV
s y s t e m
h a s t w o m a i n c o n t r o l o b -
j e c t i v e s :
MPPT a n d
s i n u s o i d a l c u r r e n t
o u t p u t
[ 4 ] .
I n
s i n -
g l e - s t a g e
s i t u a t i o n s ,
t h e s e
t w o
o b j e c t i v e s
s h o u l d b e r e a l -
i z e d
i n
o n e p o w e r c o n v e r s i o n
s t a g e , c o m m o n l y b y d o u b l e
c l o s e d
l o o p
c o n t r o l
m e t h o d . T h e i n n e r
l o o p
r e a l i z e s
i n -
v e r t e r
c u r r e n t
o u t p u t c o n t r o l ,
w h i c h
c o n s i s t s o f
g r i d
v o l t -
a g e
a n d c u r r e n t
s a m p l i n g ,
p h a s e
c a l c u l a t i o n ,
PWM u n i t
a n d
d r i v e s . T h e o u t e r
l o o p
i s
a
p o w e r
c o n t r o l
l o o p ,
w h i c h
t r a c k s maximum
p o w e r p o i n t
o f PV
p a n e l b y
a d j u s t i n g
i n v e r t e r o u t p u t
p o w e r
i n
r e a l t i m e
[ 5 ,
6 ] .
I I I . C O N S T A N T - S T E P
MPPT STRATEGY
F i g .
2
a )
a n d
F i g .
2
b )
s h o w t h e
s i m u l a t e d
I - V a n d
P -
V c h a r a c t e r i s t i c s
o f t h e
i d e a l
PV
p a n e l .
T h e
s e r i e s o f
1 0 2 7
-
8/16/2019 MPPT Grid connected photovoltaic system
2/4
c u r v e s
a r e
t h e o u t p u t
c h a r a c t e r i s t i c s u n d e r d i f f e r e n t i n s o -
l a t i o n [ 4 ] .
1 . 0
U n d e r D i f f e r e n t
I n s o l a t i o n
0 . 8
0 . 6
0 . 4
0 . 2 -
s t e a d y - s t a t e s i m u l a t i o n w a v e f o r m s o f a s i n g l e - s t a g e
g r i d -
c o n n e c t e d
PV
s y s t e m w i t h t h e
c o n s t a n t - s t e p MPPT
s t r a t -
e g y . PV
p a n e l i n
s i m u l a t i o n
i s
3 0 0 W p ,
23V
o p e n
v o l t a g e
a n d 1 7 V a t maximum p o w e r p o i n t . D C - l i n k c a p a c i t y i s
2 2 0 0 u F .
4 0 0 -
3 5 0 -
a )
B
3 0 0 -
a
2 5 0 -
- a
2 0 0 -
1 5 0 -
.
1 0 0 -
5 0 -
O 0
. 6
U
p u )
a )
PV t e r m i n a l
I - V
c h a r a c t e r i s t i c s
T i m e 0 . 0 5 s / d i v
a )
PV o u t p u t
p o w e r
Time 0 . 0 5 s / d i v
b )
PV
t e r m i n a l P - V c h a r a c t e r i s t i c s
F i g . 2 . S i m u l a t e d c h a r a c t e r i s t i c s o f i d e a l PV
p a n e l .
T h e
o u t p u t
v o l t a g e ,
c u r r e n t
a n d
o u t p u t
power
o f
t h e
PV p a n e l
i n
t h e g r i d - c o n n e c t e d s y s t e m
ar e d e f i n e d as
U p v ,
I P v
a n d
P p v
h e r e .
W h e n t h e
PV
p a n e l o p e r a t e s
a t t h e
maximum power p o i n t s ,
1 )
m u s t b e
s a t i s f i e d .
I n
a s i n g l e -
s t a g e
g r i d - c o n n e c t e d PV
s y s t e m ,
f r o m F i g .
2
b ) ,
i f
2 )
i s
t r u e ,
t h e PV
p a n e l o p e r a t e s
a t t h e
v o l t a g e
s o u r c e
r e g i o n ,
a n d t h e r e f e r e n c e
o u t p u t power
o f t h e i n v e r t e r
P R E F
c a n b e
i n c r e a s e d
t o
r e a c h t h e maximum
power p o i n t ;
i f
3 ) i s t r u e ,
t h e PV
p a n e l
o p e r a t e s
a t t h e
c u r r e n t
s o u rce
r e g i o n , P R E F
s h o u l d
b e
d e c r e a s e d a t o n c e t o a v o i d
t h e
v o l t a g e c o l l a p s e
a n d a t
t h e same t i m e
t o
r e a c h t h e maximum
p o w e r p o i n t ,
a n d
i f
1 )
i s
t r u e ,
P R E F
s h o u l d b e
k e p t
on
s i n c e t h e
PV
p a n e l
h a s
a l r e a d y o p e r a t e d
a t
t h e
o p t i m a l
p o i n t .
I n t h i s
m e t h o d ,
t h e
PV
s y s t e m
w i l l
c o n t i n u o u s l y
s e e k
t h e
m a x i -
mum
p o w e r
p o i n t s [ 7 ] .
a p p
U
= p
I
=UV
U P
+ip
I P V
a
U p
=
°
1
a u p a u p a u p
a u p
~
a P v aPv
U P V e
P V
+
I p v
,
V
2 )
U P I V +
U P V
>
3)
PVOPV
p - a
I n
t h e
p r o p o s e d s i n g l e - s t a g e
PV
s y s t e m ,
i f
t h e r e f e r -
e n c e
o u t p u t
p o w e r
o f
t h e
i n v e r t e r
i s
i n c r e a s e d
o r
d e -
c r e a s e d
b y
t h e
f i x e d
s t e p
l e n g t h ,
MPPT
s t r a t e g y
h e r e
i s
c a l l e d
c o n s t a n t - s t e p
MPPT
s t r a t e g y .
F i g .
3 s h o w s
t h e
b )
I n v e r t e r
o u t p u t
c u r r e n t
F i g . 3 . S i m u l a t i o n
o f c o n s t a n t - s t e p
MPPT
s t r a t e g y s t e a d y - s t a t e ) .
From
F i g .
3 ,
i n
s t e a d y
s t a t e ,
t h e
c o n s t a n t - s t e p
MPPT
s t r a t e g y
c a n b a l a n c e t h e
i n p u t
a n d
o u t p u t
c u r r e n t
o f t h e
D C - l i n k c a p a c i t o r so
as
t o
t r a c k t h e maximum power
p o i n t
o f
PV
p a n e l .
PV
o u t p u t power
i s
v e r y
c l o s e t o
i t s
maximum
power o u t p u t .
I V . PHENOMENON
O F
DC-LINK VOLTAGE
C O L L A P S E
S i n g l e - s t a g e
g r i d - c o n n e c t e d
PV
s y s t e m s
w i t h co n-
s t a n t - s t e p
MPPT
s t r a t e g y
h a v e t h e
p r o b l e m
o f D C - l i n k
v o l t a g e c o l l a p s e , e s p e c i a l l y
when t h e
s t e p
l e n g t h
o f r e f e r -
e n c e
p o w e r
i s s e t
u n s u i t a b l e
t o
t h e
s y s t e m .
From
S e c t i o n
I I I ,
we
know
t h a t
MPPT
p r o g r e s s
i n
PV
s y s t e m
i s
t o
a d j u s t
o u t p u t p o w e r
o f t h e i n v e r t e r c o n t i n u -
o u s l y ,
s o
as
t o
r e g u l a t e
t h e a c t u a l
o p e r a t i n g
v o l t a g e
o f
PV
p a n e l a c c o r d i n g
t o i t s
v o l t a g e
a t maximum
p o w e r
p o i n t .
I n
t h i s
prog re ss,
when t h e
o p e r a t i n g v o l t a g e
o f PV
p a n e l
i s
g r e a t e r
t h a n t h e maximum
power
p o i n t
v o l t a g e , s y s t e m
c o n t r o l l e r
i n c r e a s e s
o u t p u t p o w e r
o f
g r i d - c o n n e c t e d
i n -
v e r t e r
t o
p u l l
i t
d o w n ;
when
t h e
o p e r a t i n g
v o l t a g e
o f
PV
p a n e l
i s
l e s s
t h a n
t h e maximum
p o w e r
p o i n t v o l t a g e ,
s y s -
tem
c o n t r o l l e r d e c r e a s e s
o u t p u t p o w e r
o f
g r i d - c o n n e c t e d
i n v e r t e r t o
p u l l
i t
up. H o w e v e r ,
i n
t h e
l a t t e r
c a s e ,
i f
i n s o l a -
t i o n d e c r e a s e i n t h e same
t i m e ,
a f t e r v a l u e
o f
P R E F
i s
s e t
l o w e r ,
i n v e r t e r
o u t p u t power may
b e
s t i l l
g r e a t e r
t h a n
a c t u a l
PV
o u t p u t
p o w e r ,
w h i c h
w i l l
p u l l
down
D C - l i n k
v o l t a g e
f u r t h e r . From
F i g .
2
b ) ,
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o p e r a t i n g p o i n t
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1 0 2 8
0 . 6
0 . 4
0 . 2
0)
L-
a1
-
8/16/2019 MPPT Grid connected photovoltaic system
3/4
PV p a n e l
m o v e s f r o m
maximum p o w e r
p o i n t t o t h e
l e f t
s i d e ,
i t s
o u t p u t p o w e r
w i l l d e c r e a s e
s i m u l t a n e o u s l y . T h a t
w i l l c a u s e D C - L i n k
v o l t a g e
c o l l a p s e
i n
t h e e n d .
F i g .
4
s h o w s s i m u l a t e d
D C - l i n k v o l t a g e c o l l a p s e p r o -
g r e s s
o f t h e
g r i d - c o n n e c t e d PV
s y s t e m
c a u s e d
b y
i n s o l a -
t i o n
d i s t u r b a n c e .
F r o m
F i g . 4 ,
w h e n
t h e r e i s a
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s t e p
c h a n g e o f
i n s o l a t i o n
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0 .
I s ,
P R E F
w i l l
d e v i a t e
f r o m
t h e c u r r e n t maximum p o w e r p o i n t o f
PV
p a n e l , w h i c h
w i l l
p u l l
d o w n
D C - l i n k v o l t a g e t i l l i n v e r t e r
o u t p u t
c u r r e n t
i s
d i s t o r t e d . D C - l i n k v o l t a g e w i l l b e
r e s t o r e d
s l o w l y a f t e r
i t s
i n p u t
a n d
o u t p u t
c u r r e n t r e a c h
t h e
b a l a n c e s t a t e
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1 2 0 0
I
I
1 0 0 0
8 0 0
X 6 0 0
5
4 0 0
2 0 0
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T i m e
0 .
1
s / d i v
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6 0 -
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2
1
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T i m e
0 . 1 s / d i v
b ) P r o g r e s s
o f D C - L i n k
v o l t a g e c o l l a p s e
2 -
1 -
c
. a
7 0
0 -
- 1 -
- 2 -
Time
0 . 0 5 s / d i v
When i n s o l a t i o n
o f s u n
l i g h t
i s s m o o t h a n d
s t e a d y ,
t r a c k i n g m e t h o d o f t h e m o d i f i e d
MPPT
s t r a t e g y
i s s i m i l a r
t o t h e
c o n s t a n t - s t e p
MPPT
s t r a t e g y .
B o t h o f
t h e m t r a c k
t h e maximum
p o w e r
p o i n t o f
PV p a n e l s
b y
i n c r e a s i n g
o r
d e c r e a s i n g
r e f e r e n c e o u t p o w e r o f
t h e
i n v e r t e r . T h e d i f -
f e r e n c e
b e t w e e n
t h e m i s t h a t ,
i n
m o d i f i e d s t r a t e g y , t h e
s t e p
l e n g t h
i s
d i f f e r e n t
i n
i n c r e a s i n g
c a s e
a n d
i n
d e c r e a s -
i n g c a s e .
I n i n c r e a s i n g c a s e ,
i t i s
s m a l l e r , a n d
i n
d e c r e a s -
i n g c a s e
i t
i s g r e a t e r .
T h e r e f o r e ,
w h e n
P R E F e x c e e d s t h e
c u r r e n t
maximum p o w e r
o u t p u t
o f PV
p a n e l , t h e s y s t e m
c o n t r o l l e r c a n q u i c k l y
d e c r e a s e
i t s o a s t o m a i n t a i n DC -
l i n k
v o l t a g e , m a k e
PV
p a n e l
o p e r a t e
n e a r i t s maximum
p o w e r p o i n t a n d
a s s u r e t h e s t a b i l i t y
o f
t h e
s y s t e m .
H o w e v e r , w h e n
t h e r e i s i n s o l a t i o n d i s t u r b a n c e o r
s t e p
c h a n g e o f s u n
l i g h t , d e c r e a s i n g
P R E F
b y g r e a t e r
s t e p
s t i l l
c a n n o t
a s s u r e
t h e s t a b i l i t y
o f
t h e
D C - l i n k
v o l t a g e .
I n
t h e
m o d i f i e d
s t r a t e g y , s y s t e m
c o n t r o l l e r
s a m p l e s
PV
o u t p u t v o l t a g e
U p ,
a n d c u r r e n t
I p v
a n d t h e n
c a l c u l a t e
i t s
o u t p u t
p o w e r
P p v
I f
t h e
o u t p u t
p o w e r
o f
PV
p a n e l
i s
d e t e c t e d
d e c r e a s i n g
r a p i d l y ,
c o n t r o l l e r
w i l l p r e s u m e
t h a t
t h e
s t e p
c h a n g e o f
l i g h t i n t e n s i t y o c c u r s ,
a n d
t h e r e f e r e n c e
v a l u e
o f
i n v e r t e r
o u t p u t p o w e r
w i l l
b e
r e s e t
a c c o r d i n g
t o
t h e
r e c e n t PV o u t p u t . T h i s m e t h o d
c a n
k e e p s y s t e m o p e r -
a t i n g s t a b l y
i n
t h e
c a s e o f i n s o l a t i o n
s t e p c h a n g e .
F i g . 5
i s
t h e f l o w p r o c e s s d i a g r a m f o r d e t e r m i n a t i o n o f
P R E F
i n
t h e
m o d i f i e d
MPPT
s t r a t e g y .
A
P
i s
t h e
s t e p
c h a n g e
t h r e s h o l d
v a l u e
o f PV
p a n e l
o u t p u t p o w e r ,
P 1
i s
s t e p l e n g t h
o f
P R E F
a n d K i s
a c o n s t a n t w h i c h
v a l u e
i s
g r e a t e r
t h a n
1 .
I n
t h e s i m u l a t i o n ,
K
i s
s e t
b e t w e e n
2
a n d 3 .
Y e s
Y e s
c
D i s t o r t e d
o u t p u t
c u r r e n t
o f
i n v e r t e r
F i g .
4 .
S i m u l a t i o n
o f t h e
DC l i n k
v o l t a g e c o l l a p s e p r o g r e s s .
V .
M O D I F I E D
MPPT
STRATEGY
T o a v o i d D C - l i n k
v o l t a g e
c o l l a p s e
p h e n o m e n o n
i n
t h e
PV
g r i d - c o n n e c t e d
s y s t e m ,
a n o v e l
MPPT
s t r a t e g y
w i t h
v a r i a b l e - s t e p
m e t h o d
i s
p r o p o s e d .
T h e
i m p r o v e m e n t
o f
t h i s
s t r a t e g y
f o c u s e s o n
t h e
c l o s e d
l o o p
c o n t r o l o f
p o w e r .
M o d i f i e d
s t r a t e g y
c a n
f u l f i l l
t h e
r e q u i r e m e n t
o f
h i g h
e f f i -
c i e n c y
a n d
s t a b i l i t y .
E n d
F i g .
5 . F l o w
p r o c e s s d i a g r a m
f o r
d e t e r m i n a t i o n
o f
P R E F
i n
t h e
m o d i f i e d
M P P T
s t r a t e g y .
V I .
S I M U L A T I O N
A ND
E X P E R I M E N T A L R E S U L T S
1 0 2 9
. Q n
II
c
c
i
C
c
-
8/16/2019 MPPT Grid connected photovoltaic system
4/4
A PV g r i d - c o n n e c t e d s y st e m w i t h m o d i f i e d MPPT
s t r a t e g y i s s i m u l a t e d t o
t e s t
i t s
s t a b i l i t y . C i r c u i t
p a r a m e -
t e r s a r e s a m e a s s i m u l a t i o n i n s e c t i o n I I I .
F i g .
6
s h o w s
s i m u l a t i o n w a v e f o r m s o f t r a c k i n g
p r o c e s s d u r i n g
s t e p
c h a n g e o f l i g h t i n t e n s i t y
w i t h t h e
m o d i f i e d
MPPT
s t r a t e g y .
F r o m F i g . 6 ,
s y s t e m
w i t h
t h e
m o d i f i e d s t r a t e g y
c a n
d e t e c t
s t e p
c h a n g e o f
i n s o l a t i o n ,
m o d i f y
t h e r e f e r e n c e v a l u e
o f
o u t p u t
p o w e r
a n d
p r e v e n t
D C - l i n k v o l t a g e
c o l l a p s e .
S i m u l a t i o n r e s u l t s
s h o w
t h a t
s y st e m c a n
k e e p s t a b l e
i n
c a s e o f
5 0 0
s t e p c h a n g e o f
i n s o l a t i o n .
1 2 0 0
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8 0 0
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b )
D C - L i n k
v o l t a g e
0 1
0 -
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0 )
2 -
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0 -
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- 2
-
Time 0 . 0 5 s / d i v
c
T h e
o u t p u t
c u r r e n t
o f
i n v e r t e r
a f t e r
i n s o l a t i o n
s t e p
c h a n g e
F i g .
6 . S i m u l a t i o n o f
t r a c k i n g
p r o c e s s
d u r i n g
s t e p c h a n g e o f l i g h t
i n t e n -
s i t y
w i t h
t h e m o d i f i e d MPPT
s t r a t e g y .
F i g .
7 s h o w s
e x p e r i m e n t a l
w a v e f o r m s
o f a
s i n g l e -
s t a g e g r i d - c o n n e c t e d
PV
s y s t e m
w i t h t h e
m o d i f i e d
s t r a t -
e g y . F i g .
7
a )
i s t h e w a v e f o r m o f D C - l i n k
v o l t a g e d u r i n g
s t e p c h a n g e
o f
l i g h t i n t e n s i t y ; F i g .
7
b )
i s
t h e
w a v e f o r m
o f
i n v e r t e r
o u t p u t
c u r r e n t
i n
s t e a d y
s t a t e .
N o
a )
W a v e f o r m o f
D C - l i n k
v o l t a g e
d u r i n g
s t e p c h a n g e
o f
l i g h t i n t e n s i t y
[ T
b ) I n v e r t e r
o u t p u t
c u r r e n t i n
s t e a d y
s t a t e
F i g .
7 . E x p e r i m e n t a l r e s u l t s o f g r i d - c o n n e c t e d s y s t e m .
V I I . C O N C L U S I O N S
T h e
n o v e l
m o d i f i e d
MPPT
s t r a t e g y a p p l i e d
i n
s i n g l e -
s t a g e g r i d - c o n n e c t e d
PV
s y s t e m p r o p o s e d
i n
t h i s
p a p e r
c a n
r e m a r k a b l y
i m p r o v e
s y s t e m
s t a b i l i t y
d u r i n g
r a p i d l y
c h a n g i n g
p r o c e s s o f
l i g h t
i n t e n s i t y . Due
t o
i t s
i m p r o v e -
m e n t o n
d y n a m i c r e s p o n s e ,
s t e p l e n g t h
o f o u t p u t p o w e r
r e f e r e n c e i s
r e d u c e d , w h i c h c a n a l s o
i n c r e a s e s t e a d y - s t a t e
a c c u r a c y
o f t h e
s t r a t e g y .
REFERENCES
[ 1 ]
J .
C .
S c h a e f e r ,
R e v i e w
o f p h o t o v o l t a i c p o w e r
p l a n t
p e r f o r m a n c e
a n d
e c o n o m i c s ,
IEEE T r a n s .
E n e r g y
C o n v e r s i o n ,
v o l .
5 ,
n o .
2 ,
p p . 2 6 - 3 7 ,
1 9 9 0 .
[ 2 ]
S . J .
S t r o n g ,
W o r l d
o v e r v i e w
o f
b u i l d i n g - i n t e g r a t e d p h o t o v o l -
t a i c s ,
i n
C o n f e r e n c e
R e c o r d
o f
t h e
T w e n t y
F i f t h I E E E , W a s h i n g -
t o n , D C ,
p p . 1 1 9 7 - 1 2 0 2 .
[ 3 ]
J .
P .
B e n n e r ,
L .
K a z m e r s k i ,
P h o t o v o l t a i c s ,
G a i n i n g
g r a t e r v i s i b i l i t y ,
IEEE
S p e c t r u m , S e p t e m b e r
1 9 9 9 .
[ 4 ]
WU
L i b o ,
ZHAO
Z h e n g m i n g ,
LIU
J i a n z h e n g ,
I n t e l l i g e n t
c o n t r o l -
l e r
f o r
p h o t o v o l t a i c l i g h t i n g s y s t e m s ,
J
T s i n g h u a U n i v ,
v o l .
4 3 ,
n o .
9 , p p .
1
1 9 5 - 1 1 9 8 , 2 0 0 3 .
[ 5 ]
Y . C h e n , K . S m e d l e y ,
A
c o s t - e f f e c t i v e
s i n g l e - s t a g e
i n v e r t e r w i t h
maximum
p o w e r p o i n t t r a c k i n g .
IEEE T r a n s .
P o w e r E l e c t r o n i c s ,
v o l .
5 ,
n o .
1 9 ,
p p . 1 2 8 9 - 1 2 9 4 ,
2 0 0 4 .
[ 6 ]
T .
J .
L i a n g ,
Y . C .
K o u ,
J . R .
C h e n , S i n g l e - s t a g e p h o t o v o l t a i c
e n e r g y
c o n v e r s i o n
s y s t e m ,
P r o c
I n s t .
E l e c t .
E n g . ,
v o l .
4 ,
n o .
1 4 8 ,
p p . 3 3 9 - 3 4 4 , 2 0 0 1 .
[ 7 ]
C h e n
K u n l u n ,
Z h a o
Z h e n g m i n g ,
Y u a n
L i q i a n g ,
I m p l e m e n t a t i o n
o f a s t a n d - a l o n e
p h o t o v o l t a i c p u m p i n g s y s t e m
w i t h maximum
p o w e r p o i n t t r a c k i n g , P r o c e e d i n g s
o f
ICEMS
2 0 0 1 ,
v o l .
1 ,
p p . 6 1 2 - 6 1 5 , A u g .
2 0 0 1 .
1 0 3 0