QUALIMETRIC METHOD OF QUALITY ASSESSMENTOF SOLAR BATTERY PARAMETERS

Abstract

The article investigates a qualitative method for estimating the parameters of a photovoltaic converter in a solar battery using MATLAB/Simulink circuit modeling systems. This methodcorrelates the power parameters of solar cells with lighting, ambient temperature, and the geometric dimensions of the area of the receiving surface of the photovoltaic converter. The developed qualitative method enhances the accuracy and stability of volt-ampere and volt-watt characteristics, determining the actual output power and efficiency of the photovoltaic converter. Analytical expressions are obtained for calculating the initial parameters, considering real geometric structural changes of the surface layer of the photoelectric converter, including macro- and micro-cracks, as well as local inhomogeneities. These analytical expressions allow to calculate such parameters of the solar cell as short-circuit current, open-circuit voltage, and maximum power output, accounting for the size of the receiving surface area of the converter. A computational experiment was conducted in MATLAB/Simulink circuit modeling systems. It confirmed the influence of the geometric surface characteristics on the output parameters of the photoelectric converter, utilizingfractal geometry computation. The results of theoretical studies on the correspondence of the value of the fractal dimension to a certain value of the area, as well as the power dependence of the geometric topological surface on the value of the fractal dimension, have been confirmed. A comparison between the theoretical results and practical experiments showed a discrepancy of up to 5% in obtained data. The algorithm for building a mathematical model of a photovoltaic solar cell converter in MATLAB/Simulink circuit modeling systems, taking into account the area of the active sensing surface, was developed and presented. The proposed qualitative evaluation method is applicable for controlling the input and output parameters of the photovoltaic converter at the stage of assembly, rejection of solar modules, panels and the whole during the construction of various options of photovoltaic modules of solar power plants. У статті досліджується кваліметричний метод оцінки параметрів фотоелектричного перетворювача сонячної батареї за допомогою систем схемотехнічного моделювання MATLAB/Simulink, що дозволяє пов’язати параметри потужності сонячних елементів з освітленням, температурою навколишнього середовища з геометричними розмірами площі сприймаючої поверхні фотоелектричного перетворювача. Розроблений кваліметричний метод оцінки параметрів фотоелектричного перетворювача сонячної батареї, дозволяє підвищувати точність, стабільність вольт-амперної та вольт-ватної характеристик і визначити реальне значення величини вихідної потужності та ККД фотоелектричного перетворювача. Отримані аналітичні вирази, для обчислення вихідних параметрів, з врахуванням реальних геометричних структурних змін поверхневого шару фотоелектричного перетворювача, при наявності ушкоджуючих дефектів в вигляді макро- та мікротріщин и локальних неоднорідностей. Отриманіаналітичні вирази, дозволяють розрахувати такі параметри сонячного елементу як струму короткого замикання, напруги холостого ходу, максимальної вихідної потужності с урахуванням величини реальної площі сприймаючої поверхні фотоелектричного перетворювача.Проведений обчислювальний експериментом у системах схемотехнічного моделювання MATLAB/Simulink, який підтвердив вплив геометричних характеристик поверхні на вихідні параметри фотоелектричного перетворювача, на основі використання обчислювального апарата фрактальної геометрії. Підтверджені результати теоретичних досліджень, про відповідність величини фрактальної розмірності, певному значенню площі, а також про степеневу залежність геометричної топологічної поверхні від величини фрактальної розмірності. Пров едено порівняння теоретичних результатів з результатами практичного експерименту, яке показало розходження отриманих даних до 5%.Розроблений та представлений алгоритм побудови математичної моделі фотоелектричного перетворювача сонячної батареї у системахсхемотехнічного моделювання MATLAB/Simulink с врахуванням площі активної сприймаючої поверхні.Запропонований кваліметричний метод оцінки, може бути практично використаний для контролю вхідних та вихідних параметрів фотоелектричного перетворювача на етапізбірки, відбраковування сонячних модулів, панелей і цілому при побудові різних варіантів фотоелектричних модулів сонячних електростанцій.