CREATING DYNAMIC EQUIVALENT PV CIRC

CREATING DYNAMIC EQUIVALENT PV CIRCUIT MODELS WITH IMPEDANCE SPECTROSCOPY FOR ARC FAULT MODELING

ABSTRACT

Article 690.11 in the 2011 National Electrical Code® (NEC®) requires new photovoltaic (PV) systems on or penetrating a building to include a listed arc fault protection device. Currently there is little experimental or empirical research into the behavior of the arcing frequencies through PV components despite the potential for modules and other PV components to filter or attenuate arcing signatures that could render the arc detector ineffective. To model AC arcing signal propagation along PV strings, the well-studied DC diode models were found to inadequately capture the behavior of high frequency arcing signals. Instead dynamic equivalent circuit models of PV modules were required to describe the impedance for alternating currents in modules. The nonlinearities present in PV cells resulting from irradiance, temperature, frequency, and bias voltage variations make modeling these systems challenging. Linearized dynamic equivalent circuits were created for multiple PV module manufacturers and module technologies. The equivalent resistances and capacitances for the modules were determined using impedance spectroscopy with no bias voltage and no irradiance. The equivalent circuit model was employed to evaluate modules having irradiance conditions that could not be measured directly with the instrumentation. Although there was a wide range of circuit component values, the complex impedance model does not predict filtering of arc fault frequencies in PV strings for any irradiance level. Experimental results with no irradiance agree with the model and show nearly no attenuation for 1 Hz to 100 kHz input frequencies.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

สร้างแบบจำลองวงจร PV แบบไดนามิกเท่ากับกความต้านทานสำหรับส่วนโค้งข้อบกพร่องการสร้างโมเดล บทคัดย่อ Article 690.11 in the 2011 National Electrical Code® (NEC®) requires new photovoltaic (PV) systems on or penetrating a building to include a listed arc fault protection device. Currently there is little experimental or empirical research into the behavior of the arcing frequencies through PV components despite the potential for modules and other PV components to filter or attenuate arcing signatures that could render the arc detector ineffective. To model AC arcing signal propagation along PV strings, the well-studied DC diode models were found to inadequately capture the behavior of high frequency arcing signals. Instead dynamic equivalent circuit models of PV modules were required to describe the impedance for alternating currents in modules. The nonlinearities present in PV cells resulting from irradiance, temperature, frequency, and bias voltage variations make modeling these systems challenging. Linearized dynamic equivalent circuits were created for multiple PV module manufacturers and module technologies. The equivalent resistances and capacitances for the modules were determined using impedance spectroscopy with no bias voltage and no irradiance. The equivalent circuit model was employed to evaluate modules having irradiance conditions that could not be measured directly with the instrumentation. Although there was a wide range of circuit component values, the complex impedance model does not predict filtering of arc fault frequencies in PV strings for any irradiance level. Experimental results with no irradiance agree with the model and show nearly no attenuation for 1 Hz to 100 kHz input frequencies.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

สร้าง DYNAMIC เทียบเท่ารุ่น PV วงจรสมรรถภาพสเปกโทรสโกสำหรับการสร้างแบบจำลอง ARC ผิดบทคัดย่อบทความ 690.11 ในปี 2011 แห่งชาติไฟฟ้าCode® (NEC®) ต้องไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ใหม่ (PV) ระบบหรือเจาะอาคารที่จะรวมถึงโค้งจดทะเบียนอุปกรณ์ป้องกันความผิดพลาด ขณะนี้มีการวิจัยเชิงทดลองเชิงประจักษ์หรือน้อยลงในการทำงานของความถี่ arcing ผ่านส่วนประกอบ PV แม้จะมีศักยภาพสำหรับโมดูลและส่วนประกอบอื่น ๆ PV ในการกรองหรือผอมลายเซ็น arcing ที่อาจทำให้เครื่องตรวจจับโค้งไม่ได้ผล การจำลองการแพร่กระจายสัญญาณ arcing AC พร้อมสาย PV ที่ดีการศึกษาดีซีรุ่นไดโอดพบว่าไม่เพียงพอจับพฤติกรรมของ arcing สัญญาณความถี่สูง แทนแบบไดนามิกรูปแบบวงจรสมมูลของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ต้องอธิบายความต้านทานสำหรับสลับกระแสในโมดูล nonlinearities อยู่ในเซลล์แสงอาทิตย์ที่เกิดจากรังสีอุณหภูมิความถี่และรูปแบบแรงดันไบอัสทำให้การสร้างแบบจำลองระบบเหล่านี้มีความท้าทาย linearized วงจรเทียบเท่าแบบไดนามิกที่สร้างขึ้นสำหรับหลายผู้ผลิตเซลล์แสงอาทิตย์และเทคโนโลยีโมดูล ความต้านทานเทียบเท่าและ capacitances สำหรับโมดูลได้รับการพิจารณาโดยใช้สเปกโทรสโกที่มีความต้านทานแรงดันไบอัสและไม่มีรังสี รูปแบบวงจรสมมูลถูกจ้างมาเพื่อประเมินโมดูลมีเงื่อนไขรังสีที่ไม่สามารถวัดได้โดยตรงด้วยเครื่องมือ แม้จะมีความหลากหลายของค่าองค์ประกอบวงจรรูปแบบความต้านทานที่ซับซ้อนไม่ได้คาดการณ์การกรองความถี่ความผิดในสายอาร์พีวีระดับรังสีใด ๆ ผลการทดลองกับรังสีไม่เห็นด้วยกับรูปแบบและแสดงเกือบไม่มีการลดทอน 1 Hz ถึง 100 เฮิร์ทซ์ความถี่การป้อนข้อมูล

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

สร้างแบบไดนามิกเทียบเท่า PV วงจรรุ่นที่มีอิมพีแดนซ์สเปกโทรสโกปีสำหรับอาร์คผิดแบบ



690.11 บทคัดย่อบทความใน 2011 รหัสไฟฟ้าแห่งชาติ ( NEC ®® ) ต้องใหม่ แผงเซลล์แสงอาทิตย์ ( PV ) หรือการเจาะระบบในอาคารรวมถึงแสดงส่วนโค้งผิดป้องกันอุปกรณ์ขณะนี้มีการทดลองหรือการวิจัยเชิงประจักษ์ในพฤติกรรมของ arcing ความถี่ผ่านส่วนประกอบ PV แม้จะมีศักยภาพสำหรับโมดูลและส่วนประกอบ PV อื่นกรองหรือเจือจาง ลายเซ็นที่สามารถทำให้เครื่องตรวจจับ arcing โค้งไม่ได้ผล รุ่น AC arcing สัญญาณการขยายพันธุ์ตามสายพีวีก็เรียนแบบ DC ไดโอดพบว่าไม่เพียงพอที่จะจับพฤติกรรมของ arcing ความถี่สัญญาณ แทนวงจรสมมูลแบบไดนามิกของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ถูก ต้อง อธิบาย อิมพีแดนซ์สำหรับไฟฟ้ากระแสสลับในโมดูล การ nonlinearities ปัจจุบันใน PV เซลล์ที่เกิดจากการฉายรังสี , อุณหภูมิ , ความถี่และการเปลี่ยนแปลงความต่างศักย์ให้โมเดลลิ่ง ระบบเหล่านี้มีความท้าทาย ช่วงแบบไดนามิกวงจรสมมูลที่ถูกสร้างขึ้นสำหรับผู้ผลิตโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์และโมดูลหลายเทคโนโลยี ความต้านทานเทียบเท่า capacitances สำหรับโมดูลที่ถูกกำหนดโดยใช้อิมพีแดนซ์สเปกโทรสโกปีไม่มีความต่างศักย์และไม่ฉายรังสี .วงจรสมมูลแบบถูกนำมาใช้เพื่อประเมินโมดูลที่มีเงื่อนไขดังกล่าวที่ไม่สามารถวัดได้โดยตรงด้วยเครื่องมือ ถึงแม้ว่ามีหลากหลายของส่วนประกอบวงจรค่าแบบจำลองอิมพีแดนซ์ที่ไม่คาดการณ์ผิดในการกรองของโค้งความถี่สาย PV ระดับดังกล่าวใด ๆผลการทดลองดังกล่าวไม่เห็นด้วยกับรูปแบบและแสดงเกือบไม่มีการลดทอน 1 Hz ถึง 100 kHz สัญญาณความถี่ .