Автоматизована вимірювальна установка для дослідження електричних характеристик фотоелектричних модулів

АВТОМАТИЗОВАНА ВИМІРЮВАЛЬНА УСТАНОВКА ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ФОТОЕЛЕКТРИЧНИХ МОДУЛІВ

AUTOMATICAL  MEASURING DEVICE  FOR RESEARCHING THE ELECTRICAL CHARACTERISTICS OF PHOTOELECTRIC MODULES

Сторінки: 168-173. Номер: №5, 2022 (313)  
DOI: https://www.doi.org/10.31891/2307-5732-2022-313-5-168-173
Автори: КОВАЛЬ Вадим
Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя
ORCID ID: 0000-0002-7427-6507
e-mail: kovalvp1982@gmail.com
ОРОБЧУК Богдан
Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя
ORCID ID: 0000-0002-6375-2440
e-mail: orobchuk@tu.edu.te.ua
ОСАДЦА Ярослав
Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя
ORCID ID: 0000-0002-0831-8561
e-mail: osadtca@ukr.net
КОСТИК Любов
Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя
ORCID ID: 0000-0003-3702-8210
e-mail: kostyklm1968@gmail.com
KOVAL Vadym, OROBCHUK Bogdan, OSADTSA Yaroslav, KOSTYK Liubov
Ternopil National Ivan Puluj Technical University

Анотація мовою оригіналу

В роботі описано розроблену та виготовлену вимірювальну установку для вимірювання електричних характеристик фотоелектричних модулів в залежності від їх температури та спектру випромінювання. З використанням вимірювальної установки досліджено вольт-амперні та вольт-ватні характеристики фотоелектричного модуля в залежності від його температури та спектру випромінювання. Зроблено висновки щодо чутливості фотоелектричного модуля до спектру випромінювання видимого діапазону та спаду енергоефективності із ростом температури.
Ключові слова: вимірювальна установка, фотоелектричний модуль, спектр випромінювання, температура.

Розширена анотація англійською  мовою

The article describes the developed and manufactured measuring device for measuring the electrical characteristics of photovoltaic modules depending on their temperature and radiation spectrum. The measuring device consists of a hardware and a software part. The basis for the hardware part is a personal computer with a built-in measuring board of a 16-bit analog-to-digital converter. The analog-to-digital converter processes signals from measuring current, voltage and temperature converters. As measuring current converters, shunts made of high-precision non-inductive resistance resistors were used. To measure a voltage greater than 5 V, dividers of the НP-9258 and НP-9251 type with conversion factors of 1:100 and 1:10, respectively, were used. The measuring device controls the load made of non-inductive active elements.
In order to change the spectral composition of radiation, four light filters are used, which transmit light with wavelengths in the red, yellow, green and blue region of the spectrum. After replacing them on the radiation source, the energy of the incident radiation must be set at the level of 1000 W/m².
The software that provides the measurement process is written in the Delphi programming language and works, according to the algorithm, in automatic and manual modes. Using the measuring device the volt-ampere and volt-watt characteristics of the photovoltaic module were obtained depending on its temperature and radiation spectrum. The measuring device works in manual and automatic modes. In manual mode you can measure at least one volt-ampere characteristic, and if necessary, any number of them. In automatic mode, measurements of the current-voltage characteristics of the photovoltaic module are performed as many times as necessary to complete the transition process of heating the photovoltaic module to a certain temperature.
The developed measuring device was used to study the monocrystalline photovoltaic module. The volt-ampere and volt-watt dependences of the photovoltaic module were obtained, depending on its temperature and radiation spectrum. Conclusions were made regarding the sensitivity of the photovoltaic module to the spectrum of radiation in the visible range and the decrease in energy efficiency with increasing temperature.
Keywords: measuring device, photovoltaic module, radiation spectrum, temperature.

Література

1. Priyanka Singh. Temperature dependence of I–V characteristics and performance parameters of silicon solar cell. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2008. Vol. 92. P. 1611–1616.
2. Cuce E., Cuce P.M. An experimental analysis of illumination intensity and temperature dependency of photovoltaic cell parameters. Applied Energy. 2013. Vol. 111. 374–382.
3. Libra M., Poulek V., Kouřím P. Temperature changes of I-V characteristics of photovoltaic cells as a consequence of the Fermi energy level shift. Res. Agr. Eng. Vol. 63. P. 10–15.
4. Гаєвський О. Ю. Система вимірювання параметрів фотоелектричних модулів в реальних умовах експлуатації / О. Ю. Гаєвський, В. Ю. Іванчук, І. О. Корнієнко // Відновлювана енергетика. – 2019. – № 2. – С. 32-39.
5. Андрійчук В. А. Система автономного живлення зовнішнього освітлення / В. А. Андрійчук, Я. О. Філюк // Світлотехніка та електроенергетика. – 2017. – № 1. – С. 17-22.
6. Іванов В.С. Визначення параметрів сонячної комірки при освітленні штучним джерелом світла / В.С.Іванов, А.Ф. Дяденчук // Наукові записки молодих учених. – 2021. – № 7. – С. 64-68.
7. Gedik E. Experimental investigation of module temperature effect on photovoltaic panels efficiency. J. Polytech. 2016. Vol. 19(194). P. 569-576.
8. Тарасенко М.Г. Віртуальний вимірювальний комплекс для дослідження перехідних процесів в електричних колах довільної конфігурації / М.Г. Тарасенко, В.П. Коваль // Реєстрація, зберігання і обробка даних. – 2006. – Т. 8, № 1. – С. 84–91.

References

1. Priyanka Singh. Temperature dependence of I–V characteristics and performance parameters of silicon solar cell. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2008. Vol. 92. P. 1611–1616.
2. Cuce E., Cuce P.M. An experimental analysis of illumination intensity and temperature dependency of photovoltaic cell parameters. Applied Energy. 2013. Vol. 111. 374–382.
3. Libra M., Poulek V., Kouřím P. Temperature changes of I-V characteristics of photovoltaic cells as a consequence of the Fermi energy level shift. Res. Agr. Eng. Vol. 63. P. 10–15.
4. Haievskyi O. Yu. Systema vymiriuvannia parametriv fotoelektrychnykh moduliv v realnykh umovakh ekspluatatsii / O.Haievskyi, V. Yu. Ivanchuk, I. O. Korniienko // Vidnovliuvana enerhetyka. – 2019. – № 2. – S. 32-39.
5. Andriichuk V. A. Systema avtonomnoho zhyvlennia zovnishnoho osvitlennia / V. A. Andriichuk, Ya. O. Filiuk // Svitlotekhnika ta elektroenerhetyka. – 2017. – № 1. – S. 17-22.
6. Ivanov V.S. Vyznachennia parametriv soniachnoi komirky pry osvitlenni shtuchnym dzherelom svitla / V.S.Ivanov, A.F. Diadenchuk // Naukovi zapysky molodykh uchenykh. – 2021. – № 7. – S. 64-68.
7. Gedik E. Experimental investigation of module temperature effect on photovoltaic panels efficiency. J. Polytech. 2016. Vol. 19(194). P. 569-576.
8. Tarasenko M.H. Virtualnyi vymiriuvalnyi kompleks dlia doslidzhennia perekhidnykh protsesiv v elektrychnykh kolakh dovilnoi konfihuratsii / M.H. Tarasenko, V.P. Koval // Reiestratsiia, zberihannia i obrobka danykh. – 2006. – T. 8, № 1. – S. 84–91.