Master's Thesis

MPPT regulator with line PFC for FV panels

Final Thesis 8.05 MB Appendix 1.67 MB

Author of thesis: Bc. Matúš Kožuch

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Michal Pavlík, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. et Ing. Pavel Šteffan, Ph.D.

Abstract:

The thesis deals with the challanges of designing a solar system with a maximum power point tracking and a continuous transition between the power supply from the panels
to the mains. The mains power supply is accompanied by a PFC circuit, which ensures that its power factor is as close as possible to 1. The output of the system is equipped with a mains inverter that provides an effective sinusoidal voltage of 230V/50Hz.

Keywords:

PFC, MCU, PWM, FV panel, Photovoltaics, Solar cell, Boost converter, Inverter, MPPT, Mains inverter, Power inverter, 3D print

Date of defence

09.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student seznámil státní zkušební komisi s řešením své diplomové práce. Zodpověděl otázky a připomínky oponenta. Dále odpověděl otázky komise: Co znamená větší LC filtr? Na jakou síťovou frekvenci jste zařízení navrhoval? Co znamená, že jste předimenzoval transformátor? Kolik byl saturační proud? Počítal jste ztráty na tranzistorech? Srovnával jste to s komerčním řešením?

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Microelectronics (MPC-MEL)

Composition of Committee

doc. Ing. František Urban, CSc. (předseda)
prof. Ing. Jaromír Hubálek, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Juraj Marek, Ph.D. (člen)
Ing. Vladimír Levek, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Ludvík (člen)
doc. Ing. Imrich Gablech, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Michal Pavlík, Ph.D.

Student zpracoval diplomovou práci zabývající se návrhem a realizací systému pro řízení maximálního bodu výkonu (MPPT) pro fotovoltaické panely.
Výhrady mám k míře konzultací, které se i přes doporučení komise semestrálního projektu, omezili pouze na jednu a to těsně před odevzdáním práce. Z toho důvodu mohly být provedeny pouze základní korekce textu. Pokud by student využil konzultací, určitě by se povedlo dosáhnout lepších parametrů prototypu.
Nicméně na základě přiložených fotek a průběhů osciloskopu nemám důvod se domnívat, že by reportovaný prototyp nebyl funkční.  Z formálního hlediska je text práce logicky členěn a po odborné stránce dobře zvládnut.

I přes tyto zmíněné nedostatky práci doporučuji k obhajobě. Points proposed by supervisor: 78

Grade proposed by supervisor: C

Student Bc. Matúš Kožuch vypracoval diplomovou práci na téma „MPPT regulátor se síťovým PFC pro FV panely“. Tato práce se zabývá návrhem a realizací solárního napájecího systému s výkonem do 2 kW, který integruje MPPT regulátor pro efektivní vytěžování fotovoltaických panelů. Autor v textu podrobně rozebírá kombinaci solárního zdroje s elektrickou sítí, přičemž klade důraz na korekci účiníku (PFC) pro minimalizaci ztrát a harmonického zkreslení.
V práci využívá celkem 36 literárních zdrojů, které jsou logicky rozděleny mezi odborné články, technické manuály výrobců a vědecké publikace. Citace jsou v textu uváděny v hranatých závorkách a odpovídají seznamu literatury na konci práce.
Z formálního hlediska má práce nedostatky hlavně v oblasti grafického zpracování, jako je nejednotnost schématických značek, různé velikosti součástek a různé typy značek pro stejnou komponentu. Dále pak nedostatečná kvalita některých obrázků (např. 2, 14 a dalších) nebo křivě vyfotografované obrazovky osciloskopu.
Většina teoretických tvrzení je řádně doložena. Z práce je zřejmé, že autor do realizace vložil značné úsilí. I přes určité nedostatky v oblasti harmonického zkreslení a počáteční problémy se stabilitou MPPT části při vysokém výkonu se podařilo vytvořit funkční modulární systém, který splnil zadání. Naměřené hodnoty THD u invertoru (7,15 %) i PFC (10,6 %) jsou výrazně vyšší než v simulacích, což naznačuje limity navržených LC filtrů nebo vliv rušení při měření. Autor také přiznává, že EMI filtrem prochází značné množství spínacího rušení, což by v průmyslovém nasazení vyžadovalo další optimalizaci.
Z výše uvedeného vyplývá, že student splnil zadání diplomové práce v plném rozsahu. S přihlédnutím k výše uvedeným skutečnostem hodnotím práci stupněm B – 80 bodů. Topics for thesis defence:
  1. U invertoru uvádíte, že funkce monitorování výstupu pomocí optočlenu se nakonec ukázala jako „nadbytečná“. Znamená to, že invertor běží v režimu otevřené smyčky, a jak je v tom případě zajištěna stabilita výstupního napětí při prudkých změnách zátěže?
  2. Simulace předpovídala extrémně čistý sínus s THD 0,38 %, ale realita ukázala 7,15 %. Je tento rozdíl způsoben pouze limity měřicí techniky nebo konkrétními nedostatky v návrhu LC filtru, které by bylo možné v další verzi opravit?
  3. V práci je uvedeno, že EMI filtrem stále prochází „značné množství spínacího rušení“. Jaká konkrétní opatření (např. stínění, jiná topologie filtru) byste navrhl pro splnění norem, pokud by zařízení mělo být nasazeno v reálném provozu mimo laboratoř?
  4. Zmiňujete přehřívání spínacích prvků již při výkonu 1 kW. Jelikož je systém navržen na 2 kW, je současné dimenzování chladiče a aktivního ventilátoru dostatečné pro trvalý provoz na nominální výkon, nebo by byla nutná mechanická změna konstrukce?
Points proposed by reviewer: 80

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová