PV PERFORMANCE MONITORING AND MODELLING IN SAUDI ENVIRONMENT. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Thesis_Final_Complete.pdf - Other Download (4MB) | Preview

Arabic Abstract

هذه الرسالة تعرض وتناقش تصميم ، تحليل ، مراقبة وتقييم الأداء لنظام الخلايا الشمسية. تم تركيب نظامين من أنظمة التوليد الشمسية تحت ظروف بيئية قاسية جدا. حيث أن المنطقة المحلية توصف بأنها ذات اشعاع عالي، ورطوبة عالية ومتغيرة بالاضافة لكونها ذات حرارة عالية وذو عواصف رملية متكررة. كل واحدة من لوحات التوليد الشمسية تزود بما يصل الى 150 واط كحد أقصى وتزود حملا مقاوما متغيرا بشكل منفصل وفي آن واحد. نظام الخلايا الشمسية اللوحية تم تمثيلها باستخدام برامج LabVIEW (والذي يعني اختصارا بطاولة العمل لمختبر الأجهزة الهندسية الافتراضية) بناء على تصميم الدائرة الكهربائية المكافئة للخلية الشمسية. تم فحص ودراسة نماذج متعددة من الخلايا الشمسية باستخدام التصاميم المتطورة. حيث أن هذه الدراسات تهدف الى تقييم الأداء الكهربائي للخلايا الشمسية تحت ظروف بيئية وتشغيلية ومختلفة. في برنامج LabVIEW تم أخذ القياسات من خلال المضخمات ومن خلال أجهزة جمع البيانات الخاصة بشركة NI . محرك LabVIEW الذي تم بناؤه يعرض المتغيرات البيئية والمتغيرات الكهربائية المرتبطة ( كالفولتية والتيار والقدرة) على شاشات عرض مكرسة لذلك وبشكل مستمر في الزمن الحقيقي بمعدلات قياس وتخزين مناسبة. خصائص الخلايا الشمسية والعلاقة ما بين الجهد والتيار V-I يتم أخذها لأي لوحة شمسية حيث يتم عرضها وتخزن بشكل صحيح. يسمح برنامج LabVIEW بإرفاق أي خصائص في سبيل المقارنة و الفحص و في سبيل الأهداف البحثية. النتائج التي تمت مراقبتها وقياسها وتخزينها مرضية، البيانات المعروضة في الزمن الحقيقي على الشاشات المختلفة للبرنامج مليئة بالمعلومات حيث أن تقييم الفعالية بالزمن الحقيقي مفيد جدا لأنظمة التشغيل والتحليل. التصميم الذي يعتمد على المقاومة التسلسلية Rs و المقاومة التفرعيةRp بالاضافة الى نتائج التصاميم المحسنة أظهرت أنها نتائج مرضية مع مؤشر الغبار. النتائج التي تم الحصول عليها تظهر مصداقيتها بالمقارنة مع نتائج التحليل المعتمدة على المحاكاة حيث تظهر درجة جيدة من الدقة. نظام القياس يظهر بوضوح تأثير الغبار بالاضافة الى تأثير الحرارة العالية و التغير الاشعاعي على فعالية اللوحات الشمسية. النظام المطور يظهر مدى دعمه للجانب البحثي والتعليمي على حد سواء.

English Abstract

This thesis presents and discusses the modelling, analysis, monitoring and performance evaluation of PV system. The two installed PV generator system is operating in extreme and severe weather conditions. The local area is characterized by high level of irradiation, high humidity variations, very high ambient temperature and frequent dust storms. Each PV panel is of 150 W rating feeds a variable resistive load separately and simultaneously. A generalized Photovoltaic (PV) array model is developed in LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) based on equivalent electric circuit model. Various approaches to PV system modelling are investigated and various studies are conducted using the developed models. These included studies to evaluate the electrical performance of the module under different environmental and operating conditions. In LabVIEW, the measurement is taken through a conditioning amplifier and NI data acquisition equipment. The constructed LabVIEW engine displays environmental parameters and the associated electrical variables (voltage, current and power) on dedicated graph windows continuously in a real time manner with the desired frequency of measurement and storage rate. The I-V and PV characteristics are taken for any chosen panel, displayed and stored accurately. LabVIEW allows appending any characteristics for the sake of comparison, investigation and research purposes. The monitoring results are very satisfactory. The online data display in multi-scale window frame is very informative. The online efficiency evaluation is very useful for the system operation and analysis. Rs and Rp model as well as the improved model results are shown satisfactory with dust index. The obtained results is validated against simulation to show very good degree of accuracy. The measurement system has shown clearly the impact of dust, the impact of high temperature and the impact of the irradiation changes on the PV panel efficiency. The developed system is found very supportive for research and educational purposes.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Kassas, Mahmoud
Committee Members:	Chokri, Belhadj Ahmad and Hussein, Alaa El-Din
Depositing User:	AHMED SYED ESSAMUDDIN (g201106270)
Date Deposited:	08 Dec 2014 07:11
Last Modified:	01 Nov 2019 15:44
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139386