Titelaufnahme

Titel
Analyse eines verteilten Maximum-Power-Point-Trackings für seriell verschaltete Solarmodule / Stefan Schöfegger
VerfasserSchöfegger, Stefan
Begutachter / BegutachterinErtl, Johann
Erschienen2011
UmfangVI, 84 Bl. : graph Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2011
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Photovoltaik / MPP / modulintegriert
Schlagwörter (EN)Photovoltaic / MPP / distributed
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-42996 Persistent Identifier (URN)
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Analyse eines verteilten Maximum-Power-Point-Trackings für seriell verschaltete Solarmodule [1.55 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Beim Einsatz von Photovoltaikmodulen ist es notwendig, diese stets elektrisch an den Verbraucher anzupassen, um die entnommene Leistung zu maximieren zu. Diese sogenannten Maximum-Power-Point-(MPP-) Tracker regeln üblicherweise einen gesamten String von mehreren in Serie geschalteten PV-Modulen. Weisen in diesem String Module leicht unterschiedliche elektrische Eigenschaften auf, oder sind einzelne Module teilweise abgeschattet, so ist ein herkömmlicher MPP-Tracker nicht mehr in der Lage, zu einem optimalen Punkt zu regeln.

Ein Ausweg ist, jedes einzelne Modul über einen eigenen MPP-Tracker zu betreiben. Da die Tracker, bestehend aus einem DC/DC Konverter und einem Regelalgorithmus, nur für relativ geringe Leistungen bis ca. 200W ausgelegt werden müssen, kann ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden.

In dieser Arbeit geht es um die Analyse von MPP-Trackern für einzelne Module und den Vergleich mit herkömmlichen Anlagen. Dazu wird zuerst ein Modell für Photovoltaik-Module erstellt und ein Algorithmus für den MPP-Tracker implementiert. Es werden anschließend verschiedene Szenarien simuliert, wobei verschiedene Anlagengrößen und Abschattungssituationen untersucht werden. Die Auswirkung der MPP-Tracker auf Modul- bzw.

Stringebene wird analysiert. Das System aus in Serie geschalteten Konvertern wird auf deren Stabilität hin untersucht. Es zeigt sich, dass das System lokal asymptotisch stabil ist.

Es wird weiters der Wirkungsgrad verschiedener Typen von DC/DC Konverter gerechnet und dimensioniert. Es konnte ein Konverter entwickelt werden, der in der Simulation einen maximalen Wirkungsgrad von 98% hat.

Als Abschluss wird noch ein alternativer Ansatz untersucht, wobei die einzelnen PV-Module mit hohem Übersetzungsverhältnis ausgestattet sind und anschließend parallel geschaltet werden.

Zusammenfassung (Englisch)

To maximize the output power of photovoltaic (PV) modules it is necessary to match the electrical load to the module. Typically, a string of PV modules therefore is controlled by a so called Maximum Power Point (MPP) tracker. This control by a conventional MPP tracker fails, however, if some modules are electrical mismatched or shadowed.

In this case, the ideal solution is to track the maximum power point by controlling each individual PV module seperately with its own MPP tracker instead of one tracker for all modules of a string. These individual trackers consist of two main parts, a DC/DC converter and a control algorithm. Due to the low power of PV modules of about 200W, the converter of the tracker can be designed for achieving higher efficiency as compared to conventional trackers.

This work describes the analyse of a setup that realizes a MPP tracker for each individual module. For simulation purposes, a model of a photovoltaic module is developed and a corresponding control algoritm for the MPP trackers implemented. Different case scenarios by altering the size plant and the shadowing of the PV modules have been simulated.

To show the efficiency of the approach, a comparison with conventional plants with only one tracker per string is provided.