Tek diyotlu bir fotovoltaik (PV) hücre/modül modelinin parametre için yeni bir yaklaşım
A new approach for parameter estimation of a single-diode model of photovoltaic (PV) cells/modules
Yazar: BİLGE KAAN ATAY
Danışman: PROF. DR. ULAŞ EMİNOĞLU
Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Güneş enerjisi, fotovoltaik (PV) hücrelerin/modüllerin enerji üretim alanında geniş bir ölçüde kullanılmasını sağlayan popüler bir yenilenebilir enerji kaynağı haline gelmektedir. Bu nedenle, PV'lerin gerçekçi bir şekilde modellenmesi ve eşdeğer devre parametrelerinin belirlenmesi, planlama ve işletme açısından büyük önem taşımaktadır. Dolayısıyla, bu çalışmada analitik bir model, PV hücrelerinin/modüllerinin tek-diyotlu eşdeğer devre modellemesinde kullanılan seri direnç (Rs), şönt direnç (Rp), diyot idealite faktörü (a), diyot ters doyum akımı (Io) ve foton akımı (Ipv) parametrelerinin belirlenmesi için herhangi bir terim ihmal edilmeden geliştirilmektedir. Modelin doğruluğunu test etmek için, farklı üreticilerin bir dizi PV modülü dikkate alınmakta ve sonuçlar literatürde verilen bu analitik modeller kullanılarak elde edilenlerle karşılaştırılmaktadır. Burada incelenen PV modüllerinin akım-gerilim (I-V) karakteristikleri, üreticiler tarafından sağlanan deneysel I-V eğrileri ile karşılaştırılarak simüle edilmektedir. Sonuçlar, PV modülleri için elde edilen parametrelerin değerlerinin, diğer analitik modeller kullanılarak elde edilen değerlerle tutarlı olduğunu göstermektedir. Ek olarak, elde edilen parametreler kullanılarak oluşturulan I-V eğrileri, deneysel veriler ile tam uyum içindedir. Eğriler ayrıca, literatürde verilen iki-diyotlu modellerin optimal parametreleri kullanılarak oluşturulan eğrilerle de yüksek derecede uyumluluk göstermektedir. Dahası, önerilen model; kullanım kolaylığı açısından eşdeğer devre parametrelerinin tahmin edilmesinde, giriş verilerinin gerekliliklerinde, başlangıç koşullarına bağlılığın yanı sıra literatürde verilen bu tür yöntemlerde ihmal edilen parametreleri göz önünde bulundurarak büyük bir avantaj sağlamaktadır.

Abstract:
Solar energy is becoming a popular renewable energy source, leading to the wide use of photovoltaic (PV) cells / modules in energy generation. Therefore, realistic modeling of PVs and determination of equivalent circuit parameters are of great importance for planning and operation. Hence, in this study, an analytical model; series resistance (Rs), shunt resistance (Rp), diode ideality factor (a), diode reverse saturation current (Io) and photon current (Ipv) used in single-diode equivalent circuit modeling of PV cells/modules parameters have been developed without neglecting any term. In order to test the accuracy of the model, a number of PV modules from different manufacturers are considered and the results are compared with those obtained using these analytical models in the literature. The current-voltage (I-V) characteristics of the PV modules of studied model are simulated by comparison with the experimental I-V curves provided by the manufacturers. The results show that the values of the parameters obtained for PV modules are consistent with those obtained using other analytical models. Moreover, the I-V curves generated using the obtained parameters are in full agreement with the experimental data. The curves are also highly compatible with the curves generated using the optimal parameters of the two-diode models given in the literature. The proposed model provides advantages in estimating equivalent circuit parameters; in ease of use, in terms of input data requirements, dependence on initial conditions, as well as neglected parameters in such methods given in the literature.