Per quanto riguarda la modellistica dei pannelli, è stato proposto un algoritmo innovativo in grado di estrarre i parametri del modello sulla base dei soli dati presenti sui data-sheet commerciali del pannello fotovoltaico. Particolarmente utile nella modellistica del pannello è stata l'introduzione originale della funzione Lambertw (soluzione dell'equazione z = w(z)*exp[w(z)] ) per la scrittura in forma esplicita del legame V-I del pannello. E' inoltre stato studiato un "modello hardware" del sistema di generazione fotovoltaico, basato sulla realizzazione del modello circuitale in configurazione di potenza. Lo schema proposto impiega un convertitore switching controllato con tecnica feedforward ed oppurtuni filtri HF. Il "modello hardware" può sostituire i pannelli fotovoltaici nello studio, nello sviluppo e nella messa a punto dei prototipi dei convertitori di condizionamento, consentendo peraltro di rappresentare elettricamente i transitori climatici in termini di variazioni di irraggiamento e/o temperatura. Per la parte di conversione elettronica di potenza sono stati utilizzati modelli circuitali già introdotti in studi precedenti, adattandoli al caso specifico. Per quanto concerne la massimizzazione dell'efficienza dei pannelli, è stato proposto un metodo originale che sfrutta le oscillazioni della tensione e della corrente dei pannelli per calcolare il gradiente della potenza (nullo nel punto di massimo). Per i sistemi di grossa potenza (oltre 10 kW), tipicamente trifase, si utilizzano le oscillazioni introdotte sul bus dc dalle commutazioni del convertitore (tipicamente qualche kHz). Per i sistemi di piccola potenza (fino a qualche kW), tipicamente monofase, è stato proposto l'utilizzo originale delle oscillazioni a 100 Hz introdotte sul bus dc dalla connessione con la rete monofase a 50 Hz. Per la gestione ottimale dell'inverter di parallelo con la rete è stato utilizzato un controllore in grado di svolgere le funzionalità di filtro attivo e di attenuare gli effetti dei transitori introdotti dalle rapide variazioni di irraggiamento solare sui pannelli (interposizione di corpi nuvolosi). La relativamente modesta escursione della tensione corrispondente al punto di massima potenza fotovoltaica consente di accoppiare i pannelli direttamente con il bus dc dell'inverter di rete, evitando l'impiego di stadi di conversione dc/dc intermedi. L'utilizzo di una struttura a singolo convertitore consente peraltro di ridurre le perdite e di aumentare l'affidabilità del sistema di conversione. E' stato infine progettato e realizzato presso la Facolta' di Ingegneria un sistema di generazione fotovoltaico da 2,7 kWp, suddiviso in due gruppi da 1.35 kWp per la connessione serie/paralelo, rispetto al quale è in corso una procedura sperimentale di prova. Ulteriori prove sono in corso presso il laboratorio del DIE su due singoli pannelli da 150 Wp ciascuno (dello stesso tipo di quelli installati sul tetto).
Sistemi di condizionamento della potenza per la produzione distribuita di energia con pannelli fotovoltaici
GRANDI, GABRIELE
2004
Abstract
Per quanto riguarda la modellistica dei pannelli, è stato proposto un algoritmo innovativo in grado di estrarre i parametri del modello sulla base dei soli dati presenti sui data-sheet commerciali del pannello fotovoltaico. Particolarmente utile nella modellistica del pannello è stata l'introduzione originale della funzione Lambertw (soluzione dell'equazione z = w(z)*exp[w(z)] ) per la scrittura in forma esplicita del legame V-I del pannello. E' inoltre stato studiato un "modello hardware" del sistema di generazione fotovoltaico, basato sulla realizzazione del modello circuitale in configurazione di potenza. Lo schema proposto impiega un convertitore switching controllato con tecnica feedforward ed oppurtuni filtri HF. Il "modello hardware" può sostituire i pannelli fotovoltaici nello studio, nello sviluppo e nella messa a punto dei prototipi dei convertitori di condizionamento, consentendo peraltro di rappresentare elettricamente i transitori climatici in termini di variazioni di irraggiamento e/o temperatura. Per la parte di conversione elettronica di potenza sono stati utilizzati modelli circuitali già introdotti in studi precedenti, adattandoli al caso specifico. Per quanto concerne la massimizzazione dell'efficienza dei pannelli, è stato proposto un metodo originale che sfrutta le oscillazioni della tensione e della corrente dei pannelli per calcolare il gradiente della potenza (nullo nel punto di massimo). Per i sistemi di grossa potenza (oltre 10 kW), tipicamente trifase, si utilizzano le oscillazioni introdotte sul bus dc dalle commutazioni del convertitore (tipicamente qualche kHz). Per i sistemi di piccola potenza (fino a qualche kW), tipicamente monofase, è stato proposto l'utilizzo originale delle oscillazioni a 100 Hz introdotte sul bus dc dalla connessione con la rete monofase a 50 Hz. Per la gestione ottimale dell'inverter di parallelo con la rete è stato utilizzato un controllore in grado di svolgere le funzionalità di filtro attivo e di attenuare gli effetti dei transitori introdotti dalle rapide variazioni di irraggiamento solare sui pannelli (interposizione di corpi nuvolosi). La relativamente modesta escursione della tensione corrispondente al punto di massima potenza fotovoltaica consente di accoppiare i pannelli direttamente con il bus dc dell'inverter di rete, evitando l'impiego di stadi di conversione dc/dc intermedi. L'utilizzo di una struttura a singolo convertitore consente peraltro di ridurre le perdite e di aumentare l'affidabilità del sistema di conversione. E' stato infine progettato e realizzato presso la Facolta' di Ingegneria un sistema di generazione fotovoltaico da 2,7 kWp, suddiviso in due gruppi da 1.35 kWp per la connessione serie/paralelo, rispetto al quale è in corso una procedura sperimentale di prova. Ulteriori prove sono in corso presso il laboratorio del DIE su due singoli pannelli da 150 Wp ciascuno (dello stesso tipo di quelli installati sul tetto).I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
