In te r n ation a l Jou rn al  o f Po we Elec tron ic s an d   D r ive S y stem  (IJ PED S V o l.  10, N o.  3, S ep 2019,  pp.  1 6 0 3 ~1 6 1 2   ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.11591 /ijpeds. v10. i 3.pp1603-1612          1603     Jou rn a l  h o me pa ge :  ht tp: //i a e score . com / j o u r na l s / i n d e x . p hp/IJ PED S   Detailed modeling of tw o  dio de photovoltai c m o dule usi n MATLAB simulik      Hab b ati Bel l i A ssi a 1 , M ou lay F a t i m a 1 Tahri   M o h a m e d U n iv ersity  Bechar, E nerg arid La b orato r y,  A lg eria  2 Sidi  B e l -Abbes   U niversit y ,   I R E COM  L a borator y , Alger i a       Art i cl e In fo     ABSTRACT A r tic le hist o r y :   R e c e i v e d  No v   1 0 ,  2 018  Re vise d F e b 12,  201 9   Ac ce p t ed  Ap r   1 0 ,  2 019      Th is  pap er pro po ses an accu r a te m od el o f   P h o t o v o l t a ic M o d u l e.  T he  m o d el  is   pres ent e d   i n   d e t ails  a n d   s imu l ated  by  M a tl ab  S im ulin k .   T h e   P V   m od u l is  pres ent e d   as   a   t w o   d i ode  m od e l   w ith   t he  s eries   a n d   p arall e ls ’  res i st ances .   Th m e t hod   i us ed  t o   o b t a in  t he  p ar am eters  o f   t h e   m o dule  by   u s in dat a   pro v i d ed  b y   t h m a n u f actu r er.  To  v erif y   t h accu racy  o f   t h p r o p o s e m o del ,   com p ari s o n   i don betw een   t h e   p resen t   r esu lts  a nd   t ho se  i a   p revi ous   p a pe in  w hic h   t he   s in gle   diod e   d e ta ile d  mo d e wa stud ie d.  T h e  sam e ty pe o mo du le ( P WX  5 00 is  u se d   to  c omp a re   a nd   v alida t e   re su lt s.  T h e   weat he r   d a t a  a s   i l l u m i n a t i o n   a n d  t e m p e r a t u r e   a r e  t a k e n  a s   i n p u t   v a r i a b l es   w hen  curren t   a nd   P ow er  a r e   o ut put   v ariab l es.   F o the  v a lid ati o n   o f   t he   p ro po se d   model,   it  is  u s e t o   p ower  a   r esisti ve  l oad  by  using  boos t   co nv erter   con t ro lled   b à  Max i m u P o wer  P o int  Tracki n g   m e t h o d Th p r op os ed   m e th od is very   d e t a il e d  an d  can  b e u s ef ul f o r  P V   res earch ers  fo their  works K eyw ord s :   Tw o di o d mode DC/ D C co nv er t e r   MPP T   Du ty  cy c l e   Ma tla b / Simul i n k   Co pyri gh t © 2 019 In stit u t of Advanced  En gi neeri n g  an d  S c ien ce.   All  rights   res e rv ed.  Corres pon d i n g  Au th or:   Hab b a t i   B el li As si a,     D e pa rtme nt   o S c ie n c and Te chn o l o g y    Tahri  Mo ha mm ed  U niversi t y,  Béc har  80 00  A lgeria   Em ail:  bel lia _a bde l j al il@ ya h oo. fr       1.   I N TR OD U C TI O N   El ect ri ci t y   g e n e r at ed   f ro fossil   fu el wh i c h   a r e   ba sed   o n   o i l   an ga r e pre s e n ts  m ore   tha n   6 0%  o the  w o rl pro d u c t i on.  U n t i l   t o d ay,  i t   r em ains  t he  b as is  f or  e le ctr i ci t y   p r o d u ct ion.   B u t   it  i s   a ls t h first  sour c e   of  p oll u t i on.   I a d di ti o n   t t h i s t h e   tra d iti ona o r ga niza t i o n   o t h e l ec tr i c al  s ys tem   (prod u ct i on,  t ra n s por t,  di stri b u t i on)   i s   see n   o ver  the   de cade s ,   at te nua te be ca us e   o f   t w o   k e y   p h e no men a ;   po pul at io n   g r owt h   a nd  cha nge   o the   l o ad   qua l ity   w hic h   c o n ta ins  n o w   m o re  p ol l u ti n g   d e vice s u ch   a s   c o mp u t i n d e vice s     for  exa m ple.    R e n e wa bl e   e n erg y   is   n eed ed  n o w a d ay a s   a n   a l t e rn a t i v t o   f ossil   e nerg i n   d e p le tio n.   R e p e t iti ve   n a tu ral   ph en omen a   a s   s un ligh t w i nd   a nd   w av e   o f f e t o   u s a   v e ry  goo d op por tu nit y  t o re c over the   c l e a n  aspec t   of  o ur  p la ne t.   I rec e n t   d ec a d es,  m a ny  r e sea r che r are   w o rki n on  th P V   c e l tec h n o l og a nd  i t e f ficie n c y The  elec t r i c  p o w er  gene r ate d  by t h P V  m o dule   de pe nds  s t r on gly  o n   i rra dia n ce  and  te mp e r ature .    The   ph o t o v o lta ic   c e l l   is t he ba s i c  de v i c e w h ic ge nera t e s   el e c tric it y   fr om sunl ig h t . Ce ll a r e grou pe d   in  s er i e to  i nc r ease   vo lta ge  o in  p ara lle l   t o   i ncre ase  cur r en t.  M o dule s   a nd  arr a ys  a re  f orm e b y   t he   c it e d   a sso ci a tio n   o f   c el l s Th PV  c el l   i s   p resen t ed   b y   an  e q u i v al en t   c i r cui t   e la bora t e d   acc ord i ng  t o   t he  fu n d am enta ls  o sem i   c o n duc tors.  The  sim p le st  m o d e l   i an  i dea l   e qu i v a l e n circ uit  m a de  o a   curr en t   sourc e   in  p ara lle l   w i t h   a   d i ode  a s h o w n   in  F ig ur [1]  and  w h ich  d o e sn t   t a k in  c o n si der a t i o n   m a n par a me ters  rela t e d to fa b ri ca t i o n  pr o cesses  or to  t h e m a terial s   A   pra c tica l   m ode inc l ude a   re si sta n c e   R in  s eries  w ith  t he  c urre nt   s ource   a i n   [ 2- 6].  R S  i s   respo n s i b l e   for   the  r e d u ct i on  in  o u t pu vo l t a g [7].   H ow e v er,   t hi mode exh i b i ts  s er io u s   d e f ici e nc ie w h en  su bj ect ed   t t e mp era t u r v a ria t i o n s mo st  p ra c t i c al   m odel   add a n othe r e sista n ce  R p   i par a l l e l   w i t t h di ode   a i n   [ 7-11].    R P   r e d uc es  t he   o utp u c u r r ent  of  t he   m odule   beca us of  t he   l eak a g c u r r ent  t h ro u gh  t h e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                          I S S N: 2 0 8 8 - 86 94  I n t   J Po w   Elec  &  Dr i  Sy st,  Vo l. 1 0 ,  No . 3 ,   S e p   2 019   :     1 6 0 3     1 612  1 604 pa r a l l el   b r a nc [ 7 ] .   B ut  t he   m ost   ac cur a te   m ode is  t h e   T w o   D i o de  R s  R p   m ode [1 2,   1 3]   a s h ow i n   Fi g u re  2 .                   Fig u r e 1 .   P V   cell   e q u iv alent circuits [ 1 ]     F i gur 2.   T w o  D io de  m o d e l   o P V   c e l l       As  m an u f a c t u r e rs  d on ’t   g i v en oug h   in fo rmat ion   on   d at a   sh e e t a b o u the   pa ram e te rs  w hi c h   d e p e n on  w e a t he r   c o n d i t i o n s   ( il l u m i nat i on  a nd  tem p er a t ur e) ,   som e   a ssu mp t i o n ar n e ce ssa r t o   e s t ab lish  a   m a them at ica l  m odel o f   t he P V   ce l l  a n d   t he  P V   m odu l e .   A f ter   m ode li ng t h e PV cell, the op tim al powe r  can b e   de t e r m ine d   a c c ur a t e l y   w ith   t he  m a t he ma t i c a l   m o d e l   s tha t   i m a tc h e s   wi th   t h e   e xp e r i m e n t a d a t a I ( V)   c har acte r ist i is  a   n on- l i ne ar   ( Tr a n sc e nde n t a l )   eq ua tio w ith  s e v era l   p ar am eters.   S ome   of  t h e ar e   pr ovi de b y   c ons tr uc tor s   b u t   h ave   t o   b a d ju st e d ,   an o t h e r s   m u st   b e   co mp u t ed   i n   t h p r ese n t   wo rk   a R P r e ver s e   satur a tion c u rr ents o f the   tw o d i ode I S1  an d I S2 and   t h ei r i d eal   f a c to rs A an d A 2 . The o b je c tive   of ou r   w o r k   i t o   d e t e r m i ne   t he   p a r am ete r and  si m u late  t he  m odu le  w i t t h e s e   se tti ngs  i o r de r   t o   c ompa r e   t he   pow e r   g e n er at ed  b sim u lat i on  w i t h   t he   o ne   o b t a i ne e xpe r i me nta l l a n de liver ed  by  t h c onstr u c to r .   The n ,   t he   P V  m odu l e   i c o n n e c ted  w i t h   a   l o a via  D C /D co nve r ter        2.   PRES E N TA T I ON  A ND MOD ELING O F PV MODUL 2. 1.   One Dio d e PV mo d el    The  r e d   par t   o f   F i gur e   s h ow tha t   t he   K ir chh o f f   law   a l l o w s   o b ta in ing   the   ou tp u t   c ur r e nt   I   f or   t he  idea l m ode l :                                    (1 )     Where I ph  is the  pho toc u rre n t ,   I d   t he  D iode  c ur r e n t   w hic h   i s   give b y   ( 2) :         .  . 1            ( 2 )     W h e r e   V   i s  t h e  v o l t a g e  i m p o s e d  t o   t h e   d i o d e ,   V T   t he   t h e r m al  v o l tage   a nd   e q u a l   t ( k . T C /q),  T C  i s   t h e   c e l l   tem p er at ur in   K e l vi ( K ) ,   k   i the   B o l t z m a nn  co ns t a n t   ( 1, 38 1. 1 0 -2 3 j / K ) ,   is  e le ctr o c h a r ge  ( 1. 6 0 2 . 1 0 -19 C) N s   i th e   num b e r   of  cell  c o nn ected  i ser i e s ,   A   t he  i de a l ity  f a c t or   a nd  I the  rev e rse  satu ration  cu r ren t .   The   pre s ence  o the se ries re s ista nc chan ge the di o d curr ent   i n t t h f o l l ow i ng  f o r m :          . .  . . 1            ( 3 )     The   ble u   p a r of   F ig ur e   s h ow t h e   mos t   p r a c tic al   O ne   D io de  m o de l.   T he  o ut p u c u r r e nt  i s   al so  o b t aine d   b y   K i r c hh of l a w   a nd  w r i t te i n   ( 4) :                       ( 4 )     Where I P  is the   cur r ent of lea in par al lel re sista n c e   R P.   A c cor d i n t o   t he   p r e v i ous  e q u a t i on,   t he  o u t pu c u r r e n t   o th e   O ne  D io de   m odu l e   w it N S   cell s   i series is:  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       D e ta ile d m ode lin g o f   two d i od phot ov ol t a ic  m o d u le  u s in MAT L AB sim u lik   ( H ab b a ti Be lli A s si a)  1 605       . .  . .   1               ( 5 )     2.2.   Tw o D i od e   PV   m od e l   Th mo st   a ccu rat e   m od el   i p r es ent e d   in   F i g u r e   2 .   I t   is  a l s o   ca ll e d   ‘’Tw o   e xp on enti als   mo d e l ’.   It is gi ven  as :          . . . .   1      . . . .   1                 ( 6     3.   DETERMINATION  OF T HE PA RAMETERS   S e ve n   par a m e ters must be  det e r mine d    ,  ,  , , , ,a n d   . But   a  a nd   are   a ss umed,    a nd     a re not de t e r m i ne d a n d   Iph  is  k n o w n ,   t h para me ters to  be de t e rm i n e d  a re  only   and    -   The  p h o t oc urrent  u nde r a ny c ond it i ons  d epe nds  o n   irra dia n ce  and  temperature and  I ph,ref   :         ,   .∆              ( 7 )     Where  I ph,ref     ( A )   i the  ph o t oc urre nt   a t   S T and  G   i s   t he  Irr adia nce   cal led   a l so   i ll u m in at io n   (W/ m ²),   Irradi ance  a t   S T C   1000 W / m²,     ∆  ,  ( K e l v i n ) ,   ,     i s   t h e   c e l l   tem p er ature  a t   S T =   25 +27 3 = 29 8K ,       i the  c o effic i e n t   tem p er ature  of  s h o r t   c irc u it  curr ent  ( A /K),   p rovi de by  the  ma nufac t u r e r.  -   The  reve rse  sa turat i o n  cur rent  for e ach  d io d e  is gi ven  b y  t he  f o l lo win g   expre ssi on s [ 19 ]:   -        ,  .  .  ,  . . .  ,  . .  ,         ( 8 )        ,  .  .  ,  . . .  ,  . .  ,           ( 9)     -   A is  t he i dea l it y fact or  o the   firs t di o d ac cord in g t o  the  d iff us ion  curr ent   de nsit ies.  -   A 2  i s   t h e   i d ea l i t y  fact or  o the   sec o nd d i ode a ccor d i n to  r ec ombi na ti o n   c u r r ent  de nsit y [1 7].  Mo st  o f pa pers on  tw o d i o d e m odel  o f  P V cell ass u m e d t h at  A =   1 a nd  A =   2 [7,   8,  13].  I n   t he   p r o p o se d   m ode l,  A =   an A =   1 . 2   b ec a u se  w he p l ott i n g   P (V)  char acte r ist i c s ,   the  be st   ma tch  is  o b t ai ned  w i t h   t h e   p ra ct ical  m o d e l   p r o v i ded  i n   m anufa c t urer   d ata  she e t   [ 1 4 - 18] a nd  (6)  i s   n ow   rew r it te n a t  m axi m um  pow er  con d i t i on  (ac c ord i n g  t data  s he e t ):      ,  ,  ,   ,        ,   .  ,       ( 10)    R S  is var i e d  to  compute  R P  i n ( 6 ) w h ic h is imple me nte d  i n Ma tal b  S imul i nk en v i ro nm en t.  T h it e r a t i o n starts  a t  R S  = 0 an inc r ea ses in or d er  t forc t h e   c o m p u t e d  m a x   pow er  poi n t   mov i ng   u n til  it  ma tches  w ith  t he  e x p e r ime n ta l m a x pow er  poin t The  correspo n d in R P  is the n   d e duce d . F inal ly,   onl y o n e   pair  ( R P R S sati sf ies t h is  c o n d i t i o an d i t s expr ess i on  at m ax  pow er  i w rit t e n   a s   fol l ow s :      ,  . ,  ,      . . . .        . . . .     ,  ,       ( 11)    The   P W X   50 P V   m odu le  ( 4 9 W)   i use d   t o   val i d a te  t he   p r o p o se m o d e l .  T h e  s e r i e s   r e s i s t a n c e  R S  i s   p r ov id ed   e q u a to   0 .5   b ut   R i s  n o t   g i v e n  a s   s e e n   i n   T a b l e   1 .  R e s u l t s   o f   t h e   O n e   D i o d e  M o d e l ,   p r ev i ousl y   gi ve in  d et ai i n   [ 19] are   giv e n o w   i n   t a b le   t be  c om par e w i t h   r e s ul ts   o the   Tw o   D i ode  M o d el  a n d   w ith   the pr ovi de d   d a ta  a t S T C.                    Tab l 1. P WX 50 0  P V   m odu le  (49W) c h ara c ter i s t i c s a t   25  °C,  1.5A M,  1 0 00W /m 2    Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst ,  V ol.  10,  N o.  3 , S e p   2 0 1 9  :   1603  – 1 612  1 606   P rovide pa r a m e ters   A djust e p a ra m e t e rs  f o r   On Dio d e  Mo d el   A d ju s t ed  p a r ame t e r s   f o T w D i od e   M o d e l   ma x   49  49  49  I mp   2 . 88  A   2. 88  A   2. 88 A     V mp   17  V   17  V   17  I sc   3 . 11  A   3. 11  A   3. 11 A   V oc   21. V   21. V   21. 8 V   R S   0 . 55  Ω  0. 45  Ω  0. 3 Ω   R P   -   310  Ω  200  Ω  A 1  -   1 . 3   1   A 2  -   -   1 . 2   I S1   -   4 . 116* 10 -8 A   1. 782 * 1 0 -10 I S2   -   -   9 . 075 * 1 0 -9 N o c t   45  C °   45  C °   45  C °   K i   1 . 3*10-3    ( /K °)  1 . 3*10 -3    ( / K °)   1 . 3*1 0 -   ( /K° )   K v   - 72. 5 *10 -3 ( / K ° )   -72. 5 *10 - 3 (/K ° )   - 72. 5 *10 -3(/K ° )   N s   3 3 6   3     4.   SIMU L A TION  O F THE  PROPOSED  MODEL   F i gure  re pre s e n ts  t he   m ain   sys t em Inpu t   va ria b les  a r Tem p er ature  and  Irradi ance   w hen  output  varia b l e s ar e Curr ent de l i ver e d b y  t he  m o d u l e   a nd p o w e r   ge nera t e d  to be  u sed b y  l oad ei the r  i n st a n d al one  o gri d   c o nnec t e d   m ode.  F i gur is  a   s ubs ys te of  t he  m ai sys t em .   I t  i s   a n   i m p l e m e n t a t i o n   o f  ( 6 ) .   I t  i s   u s e d   t o   si m u late  t he  p r o p o se mode l   by  i n cr em ent i ng  R s  u n t i l  m a t c h i n g      w ith   , The   exper i m e n t al  d ata   for   ma ximum   pow e r  a t S T prov i d e d  b y the   m a nu fa c t urer  of  PWX   50 0 P V  mod u l e ( 4 9 W are   give in  T ab l e  1.  To  v al i d   our   m odel,   t he  P V   m odu le  i s i m u late un der   Ma tla b-S i m ul in k.  T he  g e n er al  d i a gram   i s   gi ve i n   F i gur 5.   I com p ris e of  a   P V   modu le  a nd  re si st iv e   l o a d  i n   p a r a l l e l .  A  d i o d e  i s   c o n n e c t e d   i n  s e r i e s   to  p r e ve n t   t he   r eve r se  c urr e nt  f low .   T ma ke  t h e   v o l t a ge   s tab l e ,   fi l t e r   i c onne cted  b e f ore  th lo a d .   A   c onver t er   i used  t bo os vo lta ge.  Its  ga t e   i co ntro lle d   by   t h e   out put   o f   M P PT  ( M a x i mu P o we p o i n Tec h niq u e)  bl o i n   o rder  to ge t h e   m a of t h e   pow er  deli v e r e d   by the PV  m odul e                O n e   o f   t he   m os used   m e t h ods   o al g o rit h ms  i n   M P P T   i P e rturb  a n d   O bserve   c omm onl y   cal le (P &O) .     I t   c o n s i sts  o n   m ak i ng  pe rt u r ba t i on  in  t he  v o l t a ge   a n d   o b s ervi n g   t he  r ate  of  c ha nge   o pow er It  d e p en ds  on  t h e   p o s i t i on  o f   t he  o pt i m um   p o i nt   t a d j u s t   t he  r e f ere n ce   v o l t a ge  [ 20].  A   fl ow cha r of  P &O  met h od  i s p r esen t e d   in  Fi g u r e 6 .               F i gur e 3.  P rese n t a tio n o f  the  w ho l e  P V m odel         t e m p e r at ur e V G T I V PV  M o du l e P ir r a d i a n c e I Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       D e ta ile d m ode lin g o f   two d i od phot ov ol t a ic  m o d u le  u s in MAT L AB sim u lik   ( H ab b a ti Be lli A s si a)  1 607     F i gure  4. D etai led Tw D i ode  m odel  w i t h   R         F i gure   5.  G ene r al  d i a gram  of P hoto v o l tai c  sys tem   c onnec t ed  t o   a   r esist i v e  load         1 I Ra m p In 1 In 2 Is2 Id 2 Id 2 In 1 Is1 T Id 1 Id 1 Rs Rp 4 Is 2 3 T 2 Ip h 1 Is 1 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst ,  V ol.  10,  N o.  3 , S e p   2 0 1 9  :   1603  – 1 612  1 608     F i gure  6.  T he fl o w c hart  o f P & O   algor it hm      T h e   d u t y  c y c l e  c a n  c o n t r o l  t h e  D C / D C   c o n v e r t e r  a n d   m a i n t a i n   t h e   v o lta ge  a th e   ma xi m u m .   The  dia g r a m   o f   F i g ure   7   ta ke fr om   r efere n ces  [ 21]  a nd   [2 4]   p r e s e n t s   a  p a r t   o f  o u r  m a i n   s y s t e m  c o n c e r n i n g   the  D C / D c o nve r t er  b u i lt   a   h i g fr eq ue nc I G BT  s w itc h.   A uthor s   g i v e qua t i o n of  i nd uct o (L) ,   c a p acit o r   (C) a nd the  d u t cycle   (D) :         . .    ;        . .  . .    ;             Whe r her e Δ   ind i c a t es  i n d u c t or   r ipp l curr ent  a n Δ   indic a tes  ca paci t o vo ltage   r i p p l e,   i s  t h e  t i m e   peri od  (sec)  and   the  s w i tc hin g   f reque nc y ( H z)          F i gure  7.  C irc u i t   D i a gram  for B oos t   Co nve rt er  [ 21,   24]          Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       D e ta ile d m ode lin g o f   two d i od phot ov ol t a ic  m o d u le  u s in MAT L AB sim u lik   ( H ab b a ti Be lli A s si a)  1 609 5.   RESULT S   A N ANALY S IS    I n   a   p rev i o u s   w o rk  [ 1 9 ],   t he   O ne   D i ode   R m o d e l   w a mode l e a n sim u late u nder  Ma tl ab   e n vi ron m e n t .   T h e   s eri e re si st an ce   R S   w a s   a dj us t e t o   0 . 4 Ω  i n s t e a of   0 .55    prov i d ed  b ma nufa c tu rer  and  the   pa rall e l   r esis ta nce   w a c o mp ute d   i t e rati vel y   a nd  e qua to   R =   3 10  Ω  ( n o t   p ro vi de d) The  mod u l e   P W X   500  ( 4 9 W w a use d   t va lid a t e   res u lts.   I n   t he   p r e s e nt  w ork t h s a m e   m etho i s   u se t o   a dj ust   R S   a nd  com p u t e   R fo r   t h e   Two   Di ode  M od el . Ad just ed  an d   c o mpu t ed  p ara m e t ers a r e   s um m a rize d in Ta b le 1.  R i s  i t e r a t i v e l y  i n c r e a s e d   a n d  R P   i s i mul t a n e ous l y   c om pu t e d.  T he  i t e ra t i ve  m et ho ga v e   R 0.3Ω   and  R 20 These  tw va lue s   m ake  t h tw dio d e   mod e m o st  r e p rese n ta tive  fo r   t h e   c h o s en  P V   m odu l e To  s im u l a t e   a n y ot her P V  m od u l e ,  one   c an   i ntr o d u ce  i n the   (19)  t h re sp ect i v e x p e ri men t a l   m ax i m u m  p o w er  and  t h en,   the   it er ati v m e th o d   i used  t de t e r m ine  t h a p p r opr ia te  p a i r   (R S R P w h ic m a ke t h m o del  t h most r epre sent ati v e.  A f ter  run n i n sim u lat i on  for   som e   d i f f e re nt  v al ue of  R S I-V   c urves  of  a re  r e p rese nt e d   i F i g u re   8 and   P - V   in  F igur 9.   O ne   c an  s a y   i n   F i g u re   8 ,   t h a t   t he   s ha pe  m o v e s   t o  t h e  r e c t a n g u l a r  f o r m   w h e n  R s   dec r ea se s.    a n d      a re   not   a ffe c t ed  by  cha n ge   o so  t he  f i l l   f act or  w hich  i s   gi ve by  ( 12)  c han g e   onl w ith                                      ( 1 2 )     Th is  i i n  ac c orda nce  w i t h   ( 1 1 )  w here         is w ith re s pec t   o f R an R P Whe n   c om par i n g   t he  O ne  D io de  m ode curve s   a nd  t h Tw D i ode   m od el  o ne a s   s how n   in   F i gure s   1 a n 1 1 one  c a n   s a y   t hat f or  t h e   f i r st   m o d e l ,   simula t e d   c ur ves  m a tch  w i th  e x p er i m en ta da ta  at  R 0 . 45 Ω  an R =   3 1 0 Ω F o th se c ond   m od el si mul a t e c u rv e   ma t c h   w i th   e xp e r i me nta l   d at at R = 0. 3Ω a nd  R   =   20 0Ω.            F i gure   8.  I  ( V) cur ves f o r   diffe rent  R s   ( T w o  D iode  m ode l )       F i gure   9.  P   ( V )  cur ves for di ffe r ent  Rs   ( T w o  D iode  m ode l )           F i g u r e  10.  P  ( V)  curves  f o different  Rs  (O ne D iode  m ode l)       F i gure  11. I (V )  curves  f o d i f f erent  Rs  (O n e  D iode  m od e l )       0 5 10 15 20 25 0 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 3 3. 5 4 X : 1 7 Y : 2 .8 87 V( V) I( A ) 0 5 10 15 20 25 0 10 20 30 40 50 60     X : 17 Y:   4 9 . 0 3 0 5 10 15 20 25 0 10 20 30 40 50 60 X:   1 7 Y:   4 9 V( V) P( W ) 0 5 10 15 20 25 0 10 20 30 40 50 60     X : 1 7 Y :   49. 03 Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst ,  V ol.  10,  N o.  3 , S e p   2 0 1 9  :   1603  – 1 612  1 610 The   pro p o sed  mode l   ca be   u sed  t o   s im u l a t P V   m odu le  a d i ffe r e nt  l ev el s   of     i r r a d i a n c e   a nd  tem p era t ur The   (V)   and  (V)  char acte r ist i cs  a re   r e s pect i v e l pre s ente in  F i g ure  12  a n F i g u r 13,   by  vary in irra dia n ce   f r o m   200 W/m ²   t 10 00  W / m ²   a t   T   =25 ° C.  I F i gure  13  a nd  F i g u re   14,  T he   I   ( V )   a nd   P   (V )   cha r ac teris t i c a r e respe c tive l y prese n te b y    va ry ing te m p era t ur e from   0 ° C   t o 60 ° C   a G   = . 10 0 0  W/m ².  In  F igure  1 4   a nd  F i g u r e   1 5 ,   T he   I   ( V )   a nd  P   ( V c h ara c ter i s t ics   a re  r e s p e ct ive l pre s en ted  by  var y i n g   tem p era t ur e from   0°C t o  6 C at  G  =.10 00  W/ m ²           Figure   1 2 (V)  char acte r ist i c s   by  var y i n g irra di a n ce  at  T =   25° C       Figure  1 3 P (V)  cha r ac t e ris tics   by va r y i n g irra di a n ce  at T = 2 5 ° C           F i gure  1 4 . I (V )  c hara cterist i c s  by va ry in t e mp era t u r e a t  G= 100 0W/ m ²            Fi g u r e   15 . P  ( V )   ch a r ac t e ri sti c s by  v ary i ng   te mpe r at ure  at G = 1 0 0 0 W /m ²      The   nex t   s te p   of  t he   w ork   i s   t u s t h p r opose d   m ode in  t he   t op o l o gy  pre s e n te i n   F ig ure   5.  T h e   o n e   s t a g e   P V  s y s t e m   a d a p t a t i o n  i s   u s e d  t o   s u p p l y  a  r e s i s t i v e   lo ad Si n c t h on st a g e   syst e m   i s   in  con t in uou c u rre nt   m o d e ,   v o lta ge   a n d   c urre nt  a D C /D co nver t e r  ( l o a d  s i d e )  a r e   g i v e n   b y   [ 2 2 ] .   I n  t h e   refere nce   [23],   the  d u t cyc l e   D   i s   t a k en  a s α  and   is the   effi cienc y   o t h e   b oos t co n v e r ter:                          ( 1 3 )        1             ( 1 4 )     F i gure  15   s ho w s   t he   s im ul a tio of  p ow e r   d el i v ere d   t th l o ad   b varyi n irra di a n c e   a t   1s  f r o m   40 0 W /m²  to  1 00 0 W /m²  an from  10 00 W/ m²  t 40 0W/m ²  a t   3 i n   t he  g ener al  d ia gra m   i g i ve i n   F igur 5   w h e n   u s i n g   P & O   a l g o r i t h m .  O n e  c a n  s e e  t h a t   w h e n  v a r y i n g   i r r a d i a nc e,  t he   pow er   d el i v ere d   t t h l o a d   c o rre s p ond to  t h e   m axi m u m   p o w e r   e xt rac t e d   t o   t h modul e   a t   e ac l e vel   acc ord i n g   t t h p l ot prese n t e i n   F i gure   1 3 .   0 5 10 15 20 25 0 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 3 3. 5 4 V o l t age  ( V ) Cu r r e n t ( A ) 10 00W / m ² 800 W / m ² 60 0W / m ² 400 W / m ² 200 W / m ² 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 V o l t age  ( V ) P o w e (W ) 10 00 W / m ² 80 0W / m ² 60 0W / m ² 40 0W / m ² 20 0W / m ² 0 5 10 15 20 25 0 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 3 3. 5 4 V o l t a ge  (V ) C u r r e n t ( A ) 45 °C 0°C 25° C 0°C 0 5 10 15 20 25 0 10 20 30 40 50 60 V o l t ag ( V ) Po w e (W ) 25 ° C 45 ° C 60 ° C C Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
Int J  P o w   E l e c  &  D ri S yst  IS S N :   2088- 86 94       D e ta ile d m ode lin g o f   two d i od phot ov ol t a ic  m o d u le  u s in MAT L AB sim u lik   ( H ab b a ti Be lli A s si a)  1 611     F i gure  15  P o w e r de live r ed  t the l o a d   w ith  P &O  m ethod       6.   CONCL U S ION    I n  t h i s   p a p e r ,  a n   a c c u r a t e  m o d e l   o f  P V   c e l l   i s   p r e s e n t e d   i n  d e t ail s   a nd  s i m u late d   u nde MA TLA B/S I MU LIN K   env i ro nm ent.  E la bora t i o o f   t he  p r e se n t ed  m ode l   i i n   a ccor d a n ce   w it th f und a m e n t a l s  o semi   c on du ct o r a n d   th e   t ech nol ogy   o f   t h e   P V   c e l l .     Th c o mp ut ed   p a r a m et ers  o f   t h e   P c e l l   a r ch o s e n   b ec a u se   o f   t h ei va ri at i o n   wi th   i rra d i an c e   a nd   t e m p e ra t u r e Thi s   m ode l   ca be  u se a s   a   t oo to   stud a ll  t ype  of  P V   m od ules   a va ila b l e   i n   m ar kets  e ve i f  m anuf a c t urer do n’t  g i ve  a l l   p a r am ete r s.  T he  s e r ies  resistance  R S is  a dj uste b y   incre a s i n g   fro z e ro  a nd  us ed  t c o m pute   the   p a r a lle r e sis t a n ce   i order   to   ma tch  t h e x p e rim e nta l   m axi m um  pow er  poi n t   p ro v i ded  i n   d a t a   s h e et  w i t the  c o m put e d   o ne.    I o u r   ca se pa i r   o ( R = 0.3   R P =20 0   ins t ead  of( R s =0.55 , and   R no t   pr o v i d e d )   i s   o b t a i ned  and  t h e n   t s i m u lat e   and  va li da te  t h e   p rop o se m o del.  I pre v ious  w or k,  a   s i n g l d io de   R P   m ode w a pre s e n ted  a nd  th is   w ork   abo u t   T w o   D i ode  M ode is  a   n e w   s te p.  T hen,   t he   p r o po se mode l   w a s   s im ul a t e d   i n   a   gener a dia g ram   a   r e s i s t i v e   l o a d   v i a  a  c o n t i n u e d   b u s .  A  D C / D C  b o o s t  c o n v e r t e r  w a s   u se a nd  co nt rol l e d   by  a n   M P P T   (Max im um  P ow er  P oin t   T r acke r)  m e thod.  T he   c h o se a l go rit h m   w a P&O   be cause  it’s  e a sily  i m p l e me nt e d The  a c c u ra cy  o t h pro pos e d   m o d el   i d e m ons t r ated   b differ e n t   p lots   w hi c h   s how   t h a the   p o w e r   d e live r ed   to  l oad  ma t c w i t h   t he  m a x im um   pow e r   obta i ned  from   t he   P V   m odul e .   I this  w or k,   t he  s imp l est  f o rm  o loa d   w as   u s e t o   e x p l a i n   an ill us trate  t h e   p r op osed   m ode l .   A   p oss i bl e   fu ture  a p p lic a t i o of   t h i m o de w i ll   be  i gr id c on n e cted  P V   syste m  w i t h a   no li nea r  loa d.       REFE RENCES    [1]    M V e nk a t esan R.  R aj eswari,  M .   K ali y am o o rth y M.  S rit h ar,  T r ansient   and  S t ead St ate  A n al ysis  o M odif i ed  Th ree  P h ase  M u l t ilevel   Inv e rt er  f or  P hotov o l ta i c   S y s t e m , ”    Interna t i onal Jo urn a l of   P o wer   Elect ro nics  an d Dr ive   Sys t em ( I JPED S ) vol.  8 ,   n o.  1 pp.   3 1 ,   2 017 [2]   Z.   Z erho un i,M   H .   Z erh ouni,   M .   Z egrar,   T .   Benmes sao u d ,   A   B S t an b ouli  an A .   M id oun ,   P rop o s e M e th od t o   In crease   the Out p ut E ff ic i e n c y o f  a Pho t o vo ltaic (P V Sy stem,”  Ac ta Poly te c h nic a   Hu ng aric a v o l . 7 ,   n o.  2   201 0 .   [3]   H.  Ab ouo ba i d a,   S .   E l   B i e d, “Model i n g   a n d  Co n t r ol   D esig fo E n e rgy   M a nag e m e nt o f   G r id   C on n ect ed  H yb rid PV- Wi nd  S y s t em,   In ter natio nal Jo u r na l o f  A ppli e P o wer Eng i n eering ( I J A PE) ,   v ol.   7,   n o .   3 pp 2 09~2 2 3 ,   2 018.  [4]   Q.  K o u S .   A K l ein ,   W A.  B eckm a n,   m e th o d   F o r   E s tim ati ng  T h Lon g -T erm   P e rf orm a nce  Of  D i r ect-Cou p l e d   P v   P um p i ng  S y stem s, ”  Solar  E n e r g y ,   v o l .   6 4 ,   n o.  1 ,     pp.   3 3 4 0 ,   1998.   [5]   R.  C hen n i   ,   M .   M akhl ouf T.   K erbach e,  A Bo uzid “A  d etailed  m o deling  metho d   f or  p hotovol t a ic  cell s ,”  En e r g y      Elsevier, vo l . 30 .  20 0 5 .   [6]   A.   A bd u l am eer , A .   Al -Kh azzar,     Beh a vi o r  of   F o u r  S ol a r   P M odu les w i t h    Temp erature Variat ion,”  International  J o urna o f  Re ne w a b l e   Ene r gy  R e se a r c h   v o l 6 , n o.   3 2 0 1 6 [7]   B.   A lsay id ,   J.   J al lad, ”  M odelin an S i m u l a tio o f   P hoto voltai c   C ell s / M o dules/A rray s,”  Inter n a t i onal Jo ur na l of  Res e arch  an d Reviews  in Com puter  Sci e nce  ( I JRRCS) vo l .  2,   no .   6 , 20 1 1 .   [8]   Kas h if  I s h aq ue  a Zain al  S a l am   a S y af aru ddi n ,   A   co m p reh e n s ive  M A T L A B   S i m u l i n k  P V   s y s t e m  s i m u l a t o r   w i t h   part ial shading   c a pabi lity  b ase d  on t w o-di ode  model , ”  So lar E n ergy,     vol.  85,   n o . 9 ,   p p .   2 21 7– 2227,   2 0 11.   [9]   M .  G .   V i l l a l v a ,   J .  R .   G a z o l i ,  E .   R u p p e r t   F ,  “ M o d e l i n g   a n d   c i r c u it– bas e s i mu lati on   o f   pho to vo lt a i array s ,   Br azili an j our nal  of  power  elect r o nics ,   vo l. 14 , n o .  1 ,   p p . 3 5-4 5 ,   2 0 0 9 [10]   W .  D e   S o t o ,   I m p r o v e m e n t  A n d  V a l i d a t i o n   O f  A  M o d e l  F o r   P h o t o v o l ta i c   A rray  Perf orm a nce,   So la r En e r g y ,   vol .    80 ,   n o.  1 , p p. 78 8 8 , 2 00 6.   [11]   An ne  L abou ret,  M ichel   Vill oz.   En ergi e p hot ovoltaïq ue . Dun o d  3 èm e   é dit i o n   2 00 6   0 0. 5 1 1. 5 2 2. 5 3 3. 5 4 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Ti m e   ( s ) Po w e r   ( W ) Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694  Int J  P o w   El e c  &  D ri S yst ,  V ol.  10,  N o.  3 , S e p   2 0 1 9  :   1603  – 1 612  1 612 [12]   E.   C h a hi d ,   M .   I.  O u m hand ,   A.   M alao ui,   A   F as Strat e gy   t o   de ter m i n e  t h e  P h y s i c a l  a n d  E l ectrical  P aram eters   of   Photovo l ta i c   S ili con  Cell,”  Int e rn a t ion a l  J o ur na of  Ap pl ie d  Pow e r Eng i ne e r in (IJ A P E ),   vol .   6,   n o .   2 pp .   1 04-1 1 3 ,   2 0 1 [13]   Ish a qu e,    Z .   S al am,   “An   Impro v ed   m od eli n m e tho d   t determi ne  t he  m odel  p a ramet e rs  o f   p hot ov oltai c   P mo du le s us ing   d i ffe r e n ti a l  evolut i on D E,”  Solar Energy v o l .   85 n o . 9,   p p .   23 49 - 2 35 9, 20 1 1 .   [14]   K.  I sh aqu e ,   Z.   S alam   H T a heri,   “Accu rate  M ATLA S i m u li nk   P S y st e m   S imu l a t or  B as ed  o n   T w o-D i ode  Mo de l,”     Jour nal of Power   El ectr o n i cs,   vol.  11 n o .   2 p p . 1 79 187,    201 1.     [15]   D.  B on ko un go u ,   Z   K oa la g a ,   D .   N jomo “Mod e l l i ng   a nd   S imu l a tion   o p hot ov o ltai c   m o dule  co ns ideri n g   si ngle- di od equ i v a lent  c i r cuit  m odel  i n   M AT LAB, ”  Int e rn a t ion a l  J o ur na l of Em erg i ng  T ech no logy a n d  A d van c e d   En gi neeri ng,   v o l.   3 ,   n o .   3   2 013.    [16]   S .   B an a,    R.P .   S ai ni A   m a t h e matical   m o d eli n g   fram e wo rk  t eva l u ate  th perf o r m a nce  o f   s i n g l di ode  a nd   d oub le   di od bas e SPV  s ystems ,   E n e r g y  Rep o rts, elsevier   v ol.   2 ,   pp.  1 71 –1 87,   2 0 16  [17]   S .   R la n d ,   O .   B r e it e n st e i n ,   C onsidering   the  d i s t r i buted  serie res i st ance  i n   a   t wo-d io de  m o d el,”  Ener gy P r o cedia vo l.  38,   p p   16 7     1 7 5 ,   2 0 13.  [18]   B.   A l s ay i d ,   “M odel i ng   a nd   S i m u l atio o f   P h o t o v o lt a i Cell /M o d ul e/A rray  with  T wo-D i ode  M odel,   International  Jou r n a o f  Co m p ut er Tech no lo gy a nd  El e c t r o n i c E n g i neer in g   ( I JCT E E) ,  vo l . 2 , n o. 3,   pp .   6-1 1 ,   2 0 1 2 .   [19]   A.   H ab bati  bellia,   F .   M o u l ay,   “A   d e t ail e m ode l i n g   o ph oto volt aic  m odule  u sing  MATL AB ,”    N R IAG  J o urna l of  Astr ono my a nd  Geo p h y si cs,   vo l.  3, n o . 1 , pp   53 - 6 1 , 20 1 4 .    [20]   H. Ab ou  ob aid a S .   E L Beid ,     P r act ical P e r f o rm a n ce  E v al uati on   of  M axim um   P ower  P oi n t   T rack ing  A l g o rithms   i n   A    P h o t o v o l t a i c   S y s t e m ,    In terna tio nal Jou r n a l of P o wer Electron i cs   a n d  Dr i ve Sys t em  ( I JPE D S ) vol.   8 ,   no.   4 ,   pp .   1 744 -17 5 5 , 2 017 .     [21]     S .   Khi c har,   Y Go pal,   M .   L a lw ani,   An   E nhanced  C ont rol   S t rat e g f o the   Stable  O perat i on  o f   Dis t ribu t e d   Ge ne ra tion   du rin g   G rid-c o nn e c t e d   a n d   I sla n d e Mo de ,”    In te rna t io na l J o urna o f  Ap p l ie d  Po we r En gine e r ing  ( I JA PE),  vo l .  7,   n o. 2,   pp .   1 45 -1 56  2 01 8 .   [22]   M . M a kh louf,   F .   M es sai,   H Ben a lla,   “M od eli ng  and   co nt rol  o f   a   s in gl e-p h as g r id  c on nect ed  pho to vo lta i c   s ystem,”   Journal  o f   Theor e ti cal and Ap p l ied In fo rmati on   Techn o l ogy,   vo l.   37  no .   2 ,   pp.   2 89 -2 96 ,   2 012 [23]   M .  D ris,  B.   D j ilani ,   “H yb rid S y stem  P ow er Gen er atio n Win d -p ho to vol ta i c  Con nected  t o t h e E l ectri c a Netw ork   22 0   kV ,  In t e rn atio n a l  Jou r n a l  o f   Appl ied   Po wer E ngineer in ( I JAPE),   vol.  7,  no. 1 ,   pp.   1 0 ~ 1 7 ,   20 18.  [24 ]     N P r abah arn,   K P a l a ni sa m y ,   " A n al ysis  a nd  integrat io n   o f mu ltilevel  i nvert er configura t i on with boost converters  in a p ho t o vo l t aic   sys t em, "   En e r g y  Con v e r sion  an d Man ag e m e n t vo l.  1 28 p p 327-34 2,   201 6.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.