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.  4, D e c e m ber   201 9,  pp.  2096~ 21 00  ISSN: 2088- 8694,  DOI :   10.11591 /ijpeds. v10. i 4.pp2096-2100          2096     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   Control and supe rvision of  a solar electric system       B e na b e K h a d id ja 1 , Boudgh e n e  Stamb ou li Ami n e 2 , Ben ab ad ji N ou red d i n e 3   1 , 2   D é p a rt emen t d ' E l ect roniqu e, U ni ve rs i t é d e s   Sci e nces  et d e  la Te chn o l ogi e d’Oran M o h am ed  B oud iaf, USTO - M B , BP   15 0 5 E l  M’nao u e r,  3 10 00  Ora Alg é ri e   3   L ab orat o i re  d 'An a lys e   e d' Appli cati o n   des  Rayo nnem e n t s   (LAAR) , U n i v ersité des  S ci ences  et de la  Techn o l ogie  d Oran  M o h am ed  B oud ia f ,   U STO - M B BP  1 505,  E M n a ouer,   3 1 0 0 0   O r an Algéri e       Art i cl e In fo     ABSTRACT  A r tic le hist o r y :   R e ce i v e d  Jan  1 4, 201 9   Re vise d Mar   1,  201 9   A c c e pte d   J u l   24,  201 9       En ergy   c on sum p ti on  is   o n e   o f   the  b i g g es co nc erns   b ec au se  i i s   i ncreasi ng  and   i t   h as  a   g reat  i m p act   o ou env i ro nm ent .   P h o t o v o l t a i ener gy   i po ss ible  r es po nse  t o   t he  c h a l l en ges  of   t h e   e n e rg tran sitio n   o f   t omorrow .   F or  pro p er  o p e ratio n,   t he  s olar  p hot o v ol ta ic  s ystem  n eed ri go rou su perv isi on  of  its  el e ct rical  and  ph y s i cal  param eters .   M o n it oring   is  on e  of   t h e  fou nd atio ns  of   p h o t o v o ltaic  m ainten ance  en g i neeri n g .   T his  art i cle  d e scrib e s  t h e  d e s i g n   and   real izat ion   o f   a   s o l ar  m on it or  f or  t h e   m o n itoring   o f   t h co rrect   o perati on  of   a   m in i   p o wer  plan t f r om   p an els   ph o t ovo lt aic.   K eyw ord s :   Mi cro c ont rol l e r   Mo ni tor    Phot o v o lta ic  sys tem     S o lar   ene r gy   S upe rv isi o   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:   Be nabe K h ad id ja,    Dépa rtem ent d ' Elec tr o n i q ue,   Uni v ersi té de s  Sc i ence s et  d e la  Tec h n o l og ie   d ’Ora n Moha m e d Bo u di a f ,   BP  150 5,  El M na o u e r ,   3100 0   Or an A lgé r ie.  Em ail:  K h ad id ja .be n a b e d @u n i v- ust o . d z       1.   I N TR OD U C TI O N   S o lar  ene r g y   i pl a y i n m a j o r o l e   a a n   i m porta nt  r ene w able  e n er gy  sourc e   d ue  t its  c lea nne ss,  ze ro  c ost  a nd  e v e r yw her e   a va ila b i l i t y   [ 1].   P hoto v o l tai c   t ec h n o l og ha a dva nce d   a nd   m ad solar  pa ne l s   m or e   fle x ib le a n d  e asier  t o   i n s tal l  [ 2].  The   s u per v isi o of  a   p h o t o v o l t a ic  s ys tem ,   o m o n i t o ri ng,  m ake s   i t   p o s sib l to   e v a lu at th e   o p e ra ti on  q u a li t y   o t h s y st e m   a n d   on  t h e   ot h e hand   t o   d e t e ct   a ny   a no ma lies.   I is  g e n era lly  c om po sed  of  a   d ata   ac quis i tio a n st orage   s y st e m ,   a   si g n a l   p rocessi n g   o anal ys is   s oftw a r e ,   a nd  disp lay.   T he  s upe rvi s in g   system  i sol u tion  f or  l imit  p ro d u ct ion  l o sses  an imp r ove s o l ar   p la nt   p e r form anc e   [ 3] Gra c e   an  a lert  system,   f a ult  a n alysis  i possibl t o   r edu c e   t h e   cos t   o m a i n te na nce  a nd  a v o i u n n ec ess a ry  t ra ve [4] .   T he re   are   m a ny  sys t e m fo r   eva l ua ti ng  t h per f orm a nc o f   a   p h o t o v o lta ic  s ys t e [ 5 ]-[9].  S ome  syst ems  allow,   f or  exa m ple,   t he   c om paris on  bet w ee t h e   ac tua l   p ro du c t i on  of  a ins ta l l at ion   a nd  t h e   the o r e tica l   p r o d u c t i o n.  A n   a l e r t   i s  s e n t   t o  t h e  u s e r   w a r n i n g   o f  a n   a n o m a l y   o n  t h e  P V   s y s t e m.   T his  a r ticle  d esc r i b es  t he  d es ig n   and   con s truc t i o n  o a solar   m onit o for  the supe rv i s io n a n d con t rol  o f   P V   s o l a r  s y s t e m.       2.   M A T E RI AL   AND   ME T H O D S     The  r eal ize d   d e v ice  is  d e d ica t ed  f or  6 V   or  12V  p h o t o v o l t aic  pa n e l syst em   a t   a   me diu m   pow e r   ( up  to  5 0 W ) .   It   i re sp on si bl fo p e rf o r mi ng   a u t o m a t i c   a nd   p e r io di c   mea s u r e m e nts  o f   f ive   im p o rta n p hys ica l   para me ters  t be  m o n i t or ed t h e   char gin g   c urre n t   o the   e n er g y   acc umul ator  ( ba t t e r y),   the   d i sc harge   c u rr ent,   the  c h a r g i ng  v o lta ge t h e x t e rnal  t e m per a t u re  ( close  t o   P .V. )   a n d   th e   i n t e rn al   t e m p e ra t u re   ( cl o s t o   b at t e ry (F i gur e 1) .   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       C o n t rol  a nd  su perv isio of a s o l a r ele c t r i c  system   (Be n a b e d  Kh adi dj a)  2 097     F i gure  1. S yst e overvie w       3.   HARDWARE   DE S CRIPT ION     The  d i agra i n   t he   f i g u r 2   show the   m a in   m od u l es  o th i s   d e v i c e :   a 8- b i t   mic r oco n t ro ller   (PIC 18F 452), a  2x16   characters L CD display m odule  a nd the  r egul ate d   p ower  s ec t i o n         Figure   2.   Bl o c k   dia g ram   of  t h e   p r o tot ype   d e v ice .       3.1.   The  8-b i t s   m icr o cont ro ller  pic  18f 45 2   It  i m i croc ontr o l l er   o the  hi g h -en d   r a nge   o t h e   A m e r ica n   c ompa ny  M i croc hip,   a   w orld  l e a der   in   th i s   c a t e g ory  of  p r ogra m m a bl e   dig ita co m pone n t s.   I is  e q u ip pe w i t h   a   R IS ar chitec t ure ,   w hos e   perform ance i n   s p eed  a n d   m em ory  usa g a r muc h   b e tter   tha n   t he   o l d   C I S ar chi t e c t ure  [1 0].   The  PIC  is  pow er ed   b vo lta ge   o 5V .   The   r e s i stor  R h a been   a dde t o   l ow e r   t he   c ur ren t   o n   t h MCL R   p i n Th e   di ode  D 0 is a d d e d   t o pre v e n t hi g h  v o lta ge V pp ( 13V ) goe to V d d  w he n d o i n g I n -Circ u it P r ogr amming of t h e   mic r oco n tro l le r.   T he   LED   i ndica te the  prese n c e   o p o w e in  t he   m o n i t o r  ( F i g u r e  3 ) .  C a p a c i t o r  C 0   f i l t e r s   a n y   trans i en t v o lta ge  o r no ise  th a t  coul d c r ash  t h e   system         F i gure  3.  E l e ct rica l   d i agra of the  P I C   pow e r   s upp ly.   3.2.   The  re gulated   p o wer   supply   se ction   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                         I SSN: 2088- 8694   I nt   J  P ow  Elec   & Dr i   S y st V ol.  10,  N o.  4 , Dec  201 9 :   2 0 9 6  – 2 100  2 098 The  re g u la t o r   use d   i a   c l a ssi c   r e gu la tor  78 L0 5,   l ow   pow e r   v e r s i o (ma x out put   c u rre n t   =   1 00   m A).   A   S c ho tt k y   d i o de BA T 85   h a s  been   a dde d t o   b ia s t h is   7 8L 0 5   r eg u l a t o r,   i n order to   s li ght l y   i ncr ease   t h e   sup p l y   vo lta ge   V d d   t o   + 5 .12V .   Th is  p art i cu lar   va l u a llow s   u to  r ound   t he   m easure m e n se ns iti v ity  p r ecise l y   t 5   m V ,   i n s t e a d  o f   4 . 8 8   m V   i f   w e   k e p t   V d d  =  5 V ,   w h i c h  g r e a t l y  s i m p l ifies  the   pr ogr am ming   s ubro u tine   o f   d a t a   a c q u i sit i o n .   T h e   t wo   c ap acit o rs   C 3 ,   C a r p l ac ed   a t   ea ch   s id e   o f   t he   r e gula t or  t smo o t the  v o lta ge   i c a se   of  s ud de tran sie n hi g h er  c onsum pt i on  tha t   c ou l d   o ccur   i n   l on g   w iri n w h e n   c o n n ec ti ng  P . V .   p a n el  t t h e   mic r oco n tro l le board  ( F i gure   4).          F i gure  4. T h e   Re gu la ted  p o w e supply.       3.3.   Th LC D   d i sp lay  mod u le  2x16  ch aract ers   A   2x 1 6   c hara cter  L CD   d i s pla y   m odu le   r e q u i r e at  l e a s t   10  I/O   l i n e s   ( I np u t out pu ts)  from   t he   P IC,   in   8 - b i t   m o d e,   o r   o n l y  6 I /O  li n es  in   4- b it m o de   [ 1 1 ] .  The  L CD   d i s p lay i s  pow ere d  b y a  vol tage   o f 5V  +/- 5% .   To sa v e   the  i npu /   ou tpu t  po r t s  o f t h e P I C,  the  L CD  m odu le  w i l l   o p era t e   in 4- b it mo de  (4 da ta  b its)  i n s t ea d   o f   (LCD   m od u l c o n f i gur at io n   at  i n i t i a liza t i on),   a n on ly  i w r i te  m o d ( p in  R c o nne c t ed  t t h g r o u n d ).   The  co ntras t  c on t r o l   can  b adj u ste d  usi ng  t h e po te nt i o me te r A j 1( f i gure  5 ).           F i g.  5.  The  2x16  LCD   di spla y m odule .       3.4.   The  tempera t u re  se n s o r  supply   Th e   t e mp era t ure  se n s o r   i LM3 5 D t h a t   c an   m e a s u r a   t e mp e r atu re   b et we e n   0   a n d   +   10 °C;   i t   pro v i d es  a   v o l tage   p rop o rt io na t o   t he   t e m pe rat u re   w ith  a   r e s ol u t io o f   10  m V   /   ° [1 2].   The  LM 35D tem p era t ur se nsor  c an   b e   po w e r e i n   a   r an ge  o 4   t o   2 0V   w i t h   a in tern a l   c o n sum p tio of  l e ss  t h an   60μA   a t   4V F o r   our  i nt e r nal   t e mpe r ature   se ns or,   t h re gu la t e p o w e r   su pp l y   V dd  has  be e n   u se d,  w hile   f or  t he  exter n al   o ne,   w e   d i r ec tl us ed  t he   6 V   ph ot o v o lta ic   p a n e l .   In  t h e   a b se nc of  t he  s u n sh ine ,   it  is  p ow e r ed   direc t l y   b t h e   ba tt e r y.  R es is tor   R 7   a n d   c a p acit o C6  ( for  t h e x t e r n a l  t e m p e r a t u r e  s e n s o r )  a c t  a s   a   s e r i e s   R 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       C o n t rol  a nd  su perv isio of a s o l a r ele c t r i c  system   (Be n a b e d  Kh adi dj a)  2 099 dam p er  t impr ove   t he  t o l er ance   o lon g   w ires  c apa c i t a nce  (P p a n e l  a r e  m o u n t e d   f a r   f r o m  t h e   mic r oco n tro l le board)  (F i gur e 6  and F i gure  7).          F i gur e 6.  D iagr am  of  the in ter n a l  an d   e x t erna l   tem p era t ur e se ns or s.            F i gure  7.  C om ple t e e l ec trica l  circ u i t   d i a gram     4.   RESULT S   A N DISCU SSIO N S     Th is  s olar  m o n itor   i s   r e s p o n s i b le   f or  p er form ing  a u tom a ti a nd  pe r i o d ic   m ea surem e nts  of  i mp orta n t   ph ysic a l   p ar a m e t ers  be   m on it ored.   It  o f f ers  i n fo r m a tio a b o u i n t erna and  e x te rnal  t e m pera ture,   the   c u r r ent  a n vol t a g e   i nv olv e b e t w e e n   t h P.V .   p ane l sy st em  a nd  th e   e n e rgy   st ora g sy st em  ( Fi gu re  8 ).Th i s   d ev i ce  uses few   c om pone n t s,  re a dil y  ava ila b l e   and  a   ve ry low   c ost.       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 El ec &  D ri S y s t   Vo l. 1 0 ,  No . 4 ,   D e 2 0 19   :   2 096    2 100  2 100       F i gur 8.   T he  d i s p l a y   o f   t h f our   m e a sur e par a m e ter s .       5.   CONCLUSION   Th is  p a p er   d e s cr i b e s   t he  d e s ign  a n im pl em enta ti o n   o f   an  a ut oma t i c   r ec o r d i ng   d e v i ce  (sol ar  m oni tor )   t o me asur e se ve r a l i m por ta nt   p h y s i cal  p ar a m e t er ( i nte r n al  a nd   e xt e r nal   t e mp e r atur e ,  the   c ur r e nt a nd   vo l t age   in vol v e betw e e n   t h e   P . V .   pane ls  s yste an th e   ene r g y   st or a g sys t em ) .   T his  pr oto t ype   u se f e w   co mp on en ts,  re a d ily   a v a i l a ble   a n d   p r ov id e s   a   goo re li a b ili ty It   i re co mme n d e d   in  t h e   m an a g e m e n t   an th m oni tor i ng  o f   a   l ow   c ost   o p er a tio na l   s o l a r   p o w e r   pla n t   bas e on   p h o t ovo l t aic  pa ne ls.         REFERE NC E S   [1]   H.  A A tti a,“ H i g p e rf orm a nce  P V   s y s t e m   b a sed   on  art i fici al  n e u r a ne twork   M P P T   w ith   PI   c on tr o l le fo d i re c t   curren t   w at er  p um app l i cati ons,    In ter nati onal  Jou r n a l   o f   Po wer El ectro ni cs and Dr ive Sys t em  (IJPE DS) Vo l.   10 ,   p p.  132 9-1 3 3 8 ,   2 01 9.  [2]   A.  M ezo uari R.  E l g o u ri,  M .   I gouzal M.  A l a reqi,  K .   M at eur,  H Da ho u,  L Hlou ,   A   N e w   P ho to vo lta i c   En e r gy  S h ari n g   Syst e m   b et ween  H omes   i S t and a lone  A reas In t e rna t i o n a l   Jour nal  of E l ectrica l a n d  Co mp ut er  En gi neeri n g ,   V o l .   8 ,   p p .   4 85 5-4862 ,   2 01 8.  [3]   A.   C hou der,  S S i l v estre,   A u tom a t i c   sup e rvis io a n fa u l t   de te cti on  o f   P V   sy st ems  b a sed  on  p o w e loss es  anal ys is, “ En ergy Con versi on  and M a n a g e men t , v ol . 51,   p p . 1 9 2 9 -1 937 ,   2 01 0.  [4]   U.  A n liker,  J.  A W a rd P .   L u k o w icz,  G Trös t e r,  F Do lveck M .   B aer,  F.  K eita,  E.  B S c h e nk er,  F .   C atarsi,  L.  Col u cci ni,   A.   B el ardi nelli,   D.   S h k l a rski,   M .   A lo n,   E .   Hirt,   R.   Schm i d M.  Vus k ovi c AMON:  A   W earable   Mu lti p a ra me te Me d i c a l   Mon i toring  a nd  Alert  Syste m ,”  IEEE  T r a n s a cti ons On  In form a t i on T ech no log y   In   Bi o m edici n e ,   V ol.  8 ,   p p. 4 1 5 - 42 7 ,   200 4.    [5]   M .   H ash e Neh r ir,  J.  B rock   L aM eres G .   V enkataram a nan ,   V G e re z ,   L.   A .   Alv a ra do “An  App r oa c h   t o   Eva l ua te   th G e neral  P e rf orm a nce  of   S tand-Al on W i n d /Ph o t o v o ltaic  G enera ti ng  System s,”  IE EE Tra n s a ctio ns on   E n er gy  Con vers i on V o l.   1 5 ,   p p. 4 3 3 - 43 9 ,   200 0.   [6]   B.  J Huan g ,   T H.  L in,  W .   C .   Hu n g F.  S Su n,  Perfor ma n ce  E v a lu a t io Of  S ola r   P ho to vo lta i c / The r ma l   Sy ste m s,”   So lar E n er gy ,   V o l .   7 0 ,   pp. 44 3-44 8,   2001 .   [7]   J.   A n d s,  C Cast ro A .   J u lián,  A Card on ,”Mo del  to  E v a l u at e   t he  P erf o rm ance  o f   B u i ldin Int e grat ed  P h o t o v o l t a i c  S y s t e m s  u s i n g  M a t l a b / S i m u l i n k ,   In tern atio nal Jou r n a l o f   El ectrical  an d Com puter E ngi neer in g   (I J E C E ) ,   V ol. 8 ,   p p .   68 0-68 8,   2018 .   [8]   M . A .   E lhad id y ,   P e rfo rm ance  ev alu a ti on   o f   hy brid  ( w i n d /   s o lar/   dies el)  p o w e sy stem s,”  Ren e wa ble E n erg y Vo l.   26 ,   p p.  401 -41 3 200 2.   [9]   A.  A b dulm u la K.  S op ian,  L Ch in  H aw,  A.  F azl izan ,“P e rf orm a nce  evalu a ti on   o st and a lon e   dou bl axi s   s olar  tracking  system  w ith  m aximu m   l ig h t   d et ectio ML f o te l ecom m un ication  t o wers  i Mal a ys ia,”  In tern at io nal  Jou r n a l  o f   Po we r Elect ronics  and  Dri ve Sys t em  ( I JPE D S ) ,   Vol.   1 0 ,   p p .   4 44 -453 , 2 01 9.   [10]   S . Kum a ravel ,   P Neelam eg am R.V a su ma t h i,  Dis t ri but ed  C h l oride  P r edi c ti on   S ystem   Usi n g   N e ural  N etwork   a n d   P I C18 F 452   M i c roco ntro ll ers  in   W a t er  A nal y sis,”  In ter n a t i onal J o u r n a l   of Comput er Ap p lica t io n s Vo l.  8 pp .15 - 20 ,   2 01 0.  [11]   K.Ben a bed ,   S .A .Bou dgh ene,  N .Ben abadj i , P r o t o t y p i ng  Ded i cated   Phot ovolta i c   S ystem  Data l ogger,   T E LKOM NIKA In do nes i an  Jou r nal  o f   Electrica E n g i n e er in g , Vo l .16 ,   p p . 4 88 -49 4 , 2 01 5.   [12]   L. M e ssi kh,   S . C h i khi,   F.   C hi khi,   T. ,   C h e rgu i ,   Mis e   a u   po int   d’u n   régul ateu d e   c h a rge/ déch arg e   d b a tt erie  a ve c   seu ils  a d a ptat if de  t ens i o n   p ou les  appl icat ions  p h o to vo lt aïq ue s ,   Revue  d e s E n er gi es R e n o u vela b les Vo l .   1 1,   pp .   2 81 -2 90 2 0 0 8 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.