Development and validation of I x V curve tracer for photovoltaic modules

The IxV curves tracers for PV modules are used as a method of diagnosis of problems such as shadowing, faulty connections and degradation conditions. There are several types and brands tracers commercially available, but their costs are quite high in the Brazilian market due to the need to import. This thesis describes the development and validation of a IxV curve tracer for PV modules based on the electronic load method using MOSFET as load to the module. By appropriate variation of the MOSFET gate-source voltage signal was possible to acquire the points of voltage and current of the PV modules terminals. These points were recorded using a data acquisition board with PIC18F2550, which is controlled by a computer via a USB with a graphical interface to the user. This interface was developed in MATLAB software ensuring greater flexibility and functionality to the device. For PV module temperature measurements PT100 sensors were used and measurements of solar irradiance was used a pyranometer LP02 model Hukseflux Thermal Sensor manufacturer, these sensors were connected to a supervisory system consists of a PC and a programmable logic controller (PLC). The validation process was conducted by comparing the electrical parameters provided by the developed tracer and the commercial tracer MINI-KLA. From this comparison an error was generated for each parameter. Three PV modules of different electrical characteristics (20 Wp, 87 Wp e 160 Wp) were used and there was similarity between the curves of the developed tracer with the curves of the commercial tracer. The average of errors of the electrical parameters for the 3 PV modules was less than 5% at no shading conditions. In two conditions of shading, the IxV curves provided by the two tracers for the KC 85 T PV module were compared and it was observed in the first situation that the MINI-KLA tracer could characterize only partially the curve while the tracer developed could characterize the curve fully, in the second situation there was great similarity between the curves of the two tracers with maximum percentage difference in the electrical parameters equal to 5.41%.Os traçadores de curva IxV para módulos FV são utilizados como um método de diagnóstico de problemas como sombreamento, conexões defeituosas e condições de degradação. Existem diversos tipos e marcas de traçadores disponibilizados comercialmente, mas seus custos são bastante elevados no mercado brasileiro devido à necessidade de importação. A presente dissertação aborda o desenvolvimento e a validação de um traçador de curva IxV para módulos FV baseado no método de carga eletrônica com uso de MOSFET como carga para o módulo. Através da adequada variação do sinal de tensão de gate-source do MOSFET foi possível adquirir os pontos de tensão e corrente nos terminais dos módulos FV. Estes pontos foram registrados através de uma placa de aquisição de dados, com PIC18F2550, que é controlada via USB por um computador com uma interface gráfica para usuário. Esta interface foi desenvolvida com o software MATLAB, garantindo maior flexibilidade e funcionalidade ao dispositivo. Para medições da temperatura do módulo FV foram utilizados sensores PT100 e para as medições de irradiância solar foi utilizado um piranômetro modelo LP02 do fabricante Hukseflux Thermal Sensor; estes sensores foram utilizados através de um sistema supervisório composto por um PC e um controlador lógico programável (CLP). O processo de validação foi realizado através da comparação dos parâmetros elétricos fornecidos pelo traçador desenvolvido e pelo traçador comercial MINI-KLA. A partir desta comparação um erro foi gerado para cada parâmetro. Foram utilizados 3 módulos FV de diferentes características elétricas (20 Wp, 87 Wp e 160 Wp) e observou-se proximidade entre as curvas do traçador desenvolvido com as curvas do traçador comercial. A média dos erros para os 3 módulos relativa aos parâmetros elétricos obtidos com os 2 traçadores foi inferior a 5% em condições sem sombreamento. Em duas condições de sombreamento, as curvas IxV fornecidas pelos dois traçadores relativas ao módulo FV KC 85 T foram comparadas e observou-se na primeira situação que o traçador MINI-KLA conseguiu caracterizar apenas parcialmente a curva enquanto que o traçador desenvolvido conseguiu caracterizar a curva totalmente, na segunda situação observou-se grande proximidade entre as curvas dos dois traçadores com diferença percentual máxima nos parâmetros elétricos igual a 5,41%