Modeling and Simulation of Photovoltaic Panel Using Simulink and Proteus Simulation

Abstract

У цьому дослідженні використовуються MATLAB/Simulink і Proteus для імітації сонячної фотоелектричної (PV) моделі Jarrett 60 W – 17,2 V. Наші цілі полягають у тому, щоб визначити нелінійні характеристики залежності струму від напруги (I-V) і потужності від напруги (P-V), а потім порівняти результати з даними виробника, використовуючи всі дані, отримані з Matlab/Simulink на Proteus Simulation. Proteus використав модель SPICE для фотоелектричної комірки, яка залежить від математичних рівнянь і пояснюється за допомогою еквівалентної схеми, яка включає джерело струму Iph, діод D, два резистори Rs і Rsh. Proteus використовується для моделювання фотоелектричного модуля/матриці за різних умов, таких як опромінення, температура, послідовний і шунтовий опори, а також ефекти затінення. Щоб досягти найбільшої вихідної потужності, необхідно розуміти розташування точки максимальної потужності (MPP). Використовуючи Arduino, застосовано алгоритм для визначення напруги Vmp і струму Imp фотоелектричних елементів. Стаття дуже корисна для опису основи та характеристик фотоелектричного модуля та масиву простими словами. Це дослідження також може бути застосовано як навчальна методологія для викладання фотоелектричних панелей на різних рівнях навчання, яка демонструє, як використовувати прототипування та програмне забезпечення для моделювання/симуляції за зниженою ціною (Proteus і Matlab/Simulink), щоб мати можливість приблизно досягти формування мети для учнів. Це особливо корисно для шкіл, які відчувають труднощі через брак матеріалів або ресурсів для їх придбання.

This study uses MATLAB/Simulink and Proteus so as to emulate solar photovoltaic (PV) for a model Jarrett 60 W – 17.2 V. Our objectives are to identify the nonlinear characteristics of the current-versusvoltage (I-V) and power-versus-voltage (P-V), then compare the results with the manufacturer’s data sheet, therefore using all data obtained from Matlab/Simulink on Proteus Simulation. The Proteus used a SPICE model for a PV cell that depends on mathematical equations and is explained using an equivalent circuit that includes a current source Iph, a diode D, and two resistors Rs and Rsh. The Proteus is utilized to simulate a PV module/Array under varying conditions, such as irradiation, temperature, series and shunt resistances effects, and shading effects. To reach the greatest power output, it is required to understand the location of the maximum power point (MPP). Using Arduino, an algorithm is applied to determine the voltage Vmp and current Imp of PV cells. The paper is highly useful for describing the basis and characteristics of a PV module and Array in straightforward terms. This research can also be applied as an instructional methodology for teaching PV panels at different levels of study, which demonstrates how to use the prototyping and modeling/simulation software at a reduced cost (Proteus and Matlab/Simulink) to be able to approximately achieve the formation objective for students. This is especially helpful for schools that have difficulty with a lack of materials or don't have the resources to buy them.