EFFICIENCY OF THE PHOTOVOLTAIC SINGLE-PHASE INVERTER AND HARMONIC DISTORTION AT DIFFERENT LOAD LEVEL

Authors

  • Oleksandr Yuliiovych Haievskyi Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine https://orcid.org/0000-0001-6144-2441
  • Danylo Stanislavovych Dieliev Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine https://orcid.org/0000-0002-8049-0163
  • Maksym Oleksiiovych Chornomurko Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine https://orcid.org/0000-0002-9157-7491
  • Vasyl Volodymyrovych Bodniak Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Ukraine https://orcid.org/0000-0002-5605-090X

DOI:

https://doi.org/10.20535/1813-5420.2.2017.111677

Keywords:

PV-inverter, photovoltaic plant, inverter efficiency, power quality, total harmonic distortion

Abstract

Nowadays as renewable energy continues to develop there is a problem with control of harmonic distortion in output signal of different transforming systems such as power inverter. Existents of this harmonics can cause damage in some power supply systems that is very harmful for connected equipment. As a matter of fact, energy conversion efficiency depends on connected load but many manufacturers don’t carry necessary data about this parameter in their manuals. So problem of researching dependency of efficiency from load arises. Also today there are no particular measurement methods of harmonic distortion and energy conversion fficiency. For example to determine efficiency of inverter it is used a whole output energy though this signal also include some harmful harmonics. So experiment was carried to understand how much connected load influences on the quality of output voltage, current and power. For this purpose was created experimental scheme that involved measurement on the side of alternative current and direct current. By means of analog-to-digital converter data of conducted experiment was written to file that later was analyzed to make Fourier transform and bring to life some necessary results. These results include dependencies, graphs of oscilloscope, approximation functions etc. During experiment were researched such output characteristics of autonomous single-phase inverter as efficiency, total harmonic distortion and level of particular harmonics in the output voltage. Weighted energy conversion efficiency was also determined by means of two recommendations made by The California Energy Commission and European Union. It is proposed to determine inverter efficiency by means of first harmonic for which it is necessary to make preliminary harmonic analysis. Conducted experiment makes possible to determine dependencies between inverter efficiency and THD on one side and level of load on the other one, and compare this data with different standarts.

Author Biographies

Oleksandr Yuliiovych Haievskyi, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

д-р фіз. мат.наук. наук, професор

Danylo Stanislavovych Dieliev, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

бакалавр

Maksym Oleksiiovych Chornomurko, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

бакалавр

Vasyl Volodymyrovych Bodniak, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

магістр

References

Характеристики напруги електропостачання в електричних мережах загальної призначеності: ДСТУ EN 50160:2014 (EN 50160:2010, IDT). [Чинний з 1.10.2014]. - К.: Держстандарт України, 2014. – 27 с.

Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения: ГОСТ 13109-97. – К.: Изд-во стандартов, 1998; Госстандарт Украины, с доп. и попр., 1999. – 31 с.

R.S. Faranda, H. Hafezi, S. Leva, M. Mussetta and E. Ogliari. The optimum PV plant for a given solar DC/AC converter // Energies 2015, 8, 4853-4870

M. Armstrong, D.J. Atkinson, C. M. Johnson and T. D. Abeyasekera. Low order harmonic cancellation in a grid connected multiple inverter system via current control parameter randomization // IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 20, No. 4, July 2005, p. 885-892.

О.Ю. Гаєвський, В.В. Магада, С.О. Ужейко. Методи гармонічного аналізу вихідної напруги інвертора в реальному часі // Енергетика: економіка, технології, екологія, – 2014. – № 3(37). – С. 72–77.

N. Femia, G. Petrone, G. Spagnuolo, M. Vitelli. Power electronics and control techniques for maximum energy harvesting in photovoltaic systems // CRC Press: Boca Raton, Florida. - 2012, - 366 p.

M.S. de-Cardona, J. Carretero. Analysis of the current total harmonic distortion for different single-phase inverters for grid-connected PV-systems // Solar Energy Materials & Solar Cells 87 (2005) 529–540.

C. Nemes, F. Munteanu, D. Astanei. Analysis of grid-connected photovoltaic system integraton on low-voltage distribution network // Journal of Sustainable Energy. – 2016. - Vol. 7, No. 1, p.9-14.

Downloads

Issue

No. 2 (2017): POWER ENGINEERING: economics, technique, ecology

Section

MONITORING, DIAGNOSTICS AND MANAGEMENT BY ENERGY PROCESSES AND EQUIPMENT

License

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  1. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  1. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).