Implementation of a curve based realtime photovoltaic string simulation

Im Bereich der Standardisierung von Photovoltaik-Modulen stellt die Simulation von Arbeitsbedingungen eine Notwendigkeit dar. Durch testen der Module unter realen Bedingungen kann eine Entscheidung über die Qualifikation der jeweiligen Technologie für den realen und dauerhaften Einsatz getroffen werden. Um vergleichbare Resultate im Test von Modulen zu bekommen müssen diese möglichst ähnlichen Bedingungen ausgesetzt werden. Dies stellt jedoch im freien Feld aufgrund des stets wechselnden Wetters eine Unmöglichkeit dar. Daher ist man hier auf die Simulation von Umweltbedingungen angewiesen mittels welcher die Experimente reproduzierbar werden. Der Einsatz reproduzierbarer Arbeitsbedingungen ermöglicht zusätzlich eine genauere Untersuchung der zeitlichen Entwicklung von Moduldefekten und wie diese von den Umweltbedingungen abhängt. In dieser Arbeit wird ein Testaufbau präsentiert um den Einfluss von einzelnen defekten Modulen auf die Leistungsabgabe von ganzen Strängen zu untersuchen. Dazu werden die intakten Module des Stranges mittels einer Power-Hardware-In-the-Loop Echtzeit-Simulation ersetzt während defekte Module als reale Komponenten in den simulierten Strang implementiert werden. Für die Strang-Simulation wird eine Software-Hardware-Kombination verwendet welche sich aus einem Matlab Simulink Model und einer spannungsgesteuerten Stromquelle zusammensetzt. Die Tauglichkeit des Testaufbaues bezüglich der Simulation von Strom-Spannung-Kennlinien von Modulen und Strängen wird dargestellt. Des Weiteren werden vergleichbare Strom-Spannung-Kennlinien und Infrarot-Aufnahmen der Modul-Vorderseiten unter verschiedenen Simulationsbedingungen gezeigt.In the field of work of setting standards for photovoltaic solar panels testing procedures are a main topic for investigating influencing effects on the modules durability. For many of this testing procedures simulation of working conditions is of importance. Simulation of working conditions in the lab has the big advantage that experiments can be done under controlled conditions whereas in the fields its almost impossible to get same conditions at different times to compare testing results. Without the possibility of controlled working conditions it's hard to analyze the yielded measurement data with respect to effects of definite disturbances. So therefore simulation of working conditions is a big aid in analyzing dependencies of photovoltaic modules on environmental conditions as well as technical failures. In this thesis an experimental setup for testing curve behavior of photovoltaic arrays which include defect modules is presented. Therefore a Power Hardware In the Loop RealTime simulation is used to simulate the proper modules of a single photovoltaic string whereas defect modules are implemented in the circuit as real hardware components. For string simulation a software-hardware combination is used composed of a Matlab Simulink model of the string and a voltage controlled current source . The capability of the setup with respect to simulate the current-voltage characteristics of modules and strings is shown. Further some comparative current-voltage characteristics and thermography of the investigated modules front side under various operating conditions are shown