Sistema per la caratterizzazione di stringhe fotovotaiche e verifica di modelli di MPPT

The aim of the thesis is to evaluate the extendibility of a model studied for a single photovoltaic panel to a panels’ string. Therefore, some studies was conducted, similar to the ones conducted on a single panel in previous researches by the advisor of this thesis and other colleagues of his. In the introduction some of the most common methods for the characterization of a photovoltaic string are presented and the reason of the choice to use an electronic load for this study is explained. Afterwards, the photovoltaic and the measuring system used and the codes which have been written are described. The process of acquisition of the I-V curve has been managed with LabView, while the processing and analysis of the data has been managed with Matlab. Then, some troubles found with the generation of a linear voltage ramp with the electronic load are exposed. In the third chapter, the data which has been collected are analysed to verify the validity of the model with the data of a photovoltaic string. First of all, the accuracy of the algorithm in the estimation of the maximum power point (MPP) is compared with the results obtained with the single panel. Then, an estimation of the daily energy losses, with respect to the maximum theoretical one computed on the I-V curves collected, is performed. The energy analysis returns the most interesting results regarding the MPPT algorithm performance, because it shows that the accuracy of the algorithm is lowered when the solar radiation is low, which is also when the maximum power that can be produced is reduced. Therefore, it does not lead to remarkable reductions of the energy produced.

L’obiettivo della tesi è valutare l’estensione di un modello studiato per un singolo pannello fotovoltaico su una stringa di pannelli. Sono stati quindi condotti degli studi analoghi a quelli che erano stati condotti sul singolo pannello in studi precedenti dal relatore di questa tesi e altri suoi colleghi. Nell’introduzione vengono presentati alcuni dei metodi più comuni per caratterizzare una stringa fotovoltaica e viene esposto il motivo della scelta di utilizzare un carico elettronico per questo studio. Successivamente, viene descritto il sistema fotovoltaico e di misura che è stato utilizzato ed i codici che sono stati scritti. Il processo di acquisizione della curva I-V ed il salvataggio dei dati acquisiti è stato gestito tramite LabView; invece, in Matlab è stata gestita l’elaborazione e l’analisi dei dati. Vengono, poi, esposte delle problematiche riscontrate nella generazione della rampa lineare di tensione imposta dal carico elettronico alla stringa fotovoltaica. Nel terzo capitolo, vengono analizzati i dati raccolti col fine di verificare la validità del modello con i dati di una stringa fotovoltaica. In prima analisi, tramite il confronto dell’accuratezza dell’algoritmo nella stima del punto di massima potenza (MPP) con i risultati ottenuti sul singolo pannello. Poi, viene effettuata una stima delle perdite di energia giornaliere rispetto al massimo ottenibile teoricamente dalle curve I-V raccolte. Quest’ultima analisi mostra i risultati più interessanti riguardo alle prestazioni dell’algoritmo di MPPT proposto, in quanto l’accuratezza dell’algoritmo nella stima del punto di massima potenza diminuisce quando la radiazione solare è bassa, ma ciò non influisce fortemente sull’energia prodotta, poiché la massima potenza producibile in queste condizioni è ridotta.