A Digital Twin Approach for Fault Diagnosis in Distributed Photovoltaic Systems

光伏系统 断层(地质) 故障检测与隔离 残余物 电子工程 灵敏度(控制系统) 计算机科学 工程类 电气工程 算法 地质学 地震学 执行机构
作者
Palak Jain,Jason Poon,Jai Prakash Singh,Costas J. Spanos,Seth R. Sanders,Sanjib Kumar Panda
出处
期刊:IEEE Transactions on Power Electronics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:35 (1): 940-956 被引量:291
标识
DOI:10.1109/tpel.2019.2911594
摘要

Rooftop and building-integrated distributed photovoltaic (PV) systems are emerging as key technologies for smart building applications. This paper presents the design methodology, mathematical analysis, simulation study, and experimental validation of a digital twin approach for fault diagnosis. We develop a digital twin that estimates the measurable characteristic outputs of a PV energy conversion unit (PVECU) in real time. The PVECU constitutes a PV source and a source-level power converter. The fault diagnosis is performed by generating and evaluating an error residual vector, which is the difference between the estimated and measured outputs. A PV panel-level power converter prototype is built to demonstrate how the sensing, processing, and actuation capabilities of the converter can enable effective fault diagnosis in real time. The experimental results show detection and identification of ten different faults in the PVECU. The time to fault detection (FD) in the power converter and the electrical sensors is less than 290 μs and the identification time is less than 4 ms. The time to FD and identification in the PV panel are less than 80 ms and 1.2 s, respectively. The proposed approach demonstrates higher fault sensitivity than that of existing approaches. It can diagnose a 20% drift in the electrical sensor gains and a 20% shading of a solar cell in the PV panel.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
刚刚
xiaoguai完成签到 ,获得积分10
刚刚
和平星完成签到 ,获得积分10
刚刚
MIN完成签到,获得积分10
刚刚
浮游应助Asen采纳,获得10
刚刚
量子星尘发布了新的文献求助10
刚刚
量子星尘发布了新的文献求助10
刚刚
勤恳易谙完成签到,获得积分10
1秒前
来年完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
shinian完成签到 ,获得积分10
1秒前
2秒前
小乔同学完成签到,获得积分10
2秒前
葵花籽完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
zzzzg完成签到,获得积分10
3秒前
陈小金完成签到,获得积分10
4秒前
十年完成签到 ,获得积分10
4秒前
小强x完成签到,获得积分10
4秒前
阅读完成签到,获得积分10
4秒前
彩色的过客完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
微笑惜海发布了新的文献求助10
5秒前
英俊安蕾完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
西科Jeremy完成签到,获得积分10
6秒前
蓝天发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
drift完成签到,获得积分10
6秒前
阿北完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
Lanky发布了新的文献求助30
7秒前
sharkmelon应助苏休夫采纳,获得10
7秒前
晚晚完成签到 ,获得积分10
8秒前
yuan完成签到,获得积分10
8秒前
娃娃菜妮完成签到 ,获得积分10
8秒前
9秒前
没用的鱿鱼完成签到,获得积分10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 8000
Building Quantum Computers 800
Translanguaging in Action in English-Medium Classrooms: A Resource Book for Teachers 700
Natural Product Extraction: Principles and Applications 500
Exosomes Pipeline Insight, 2025 500
Qualitative Data Analysis with NVivo By Jenine Beekhuyzen, Pat Bazeley · 2024 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5664967
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4873787
关于积分的说明 15110464
捐赠科研通 4824067
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2582622
邀请新用户注册赠送积分活动 1536541
关于科研通互助平台的介绍 1495147