BİLDİRİ DETAY

Metin TÜYSÜZ, Halil İbrahim OKUMUŞ
BULANIK MANTIK TABANLI HİBRİT ENERJİ SİSTEMİ İÇİN MAKSİMUM GÜÇ NOKTASI İZLEYİCİSİ İLE KONTROLÜ, TASARIMI VE OPTİMİZASYONU
 
Öz: Giriş: Teknolojik gelişmeler ve insanların yaşam standartlarının artmasıyla birlikte enerji ihtiyacının da beraberinde artmasını sağlamıştır. Son birkaç yüzyıldır enerji ihtiyacımızın çok büyük bir kısmını karşılayan fosil yakıtlar doğaya verdikleri zararlar gibi bir olumsuz etkiye ve rezervlerinin tükenmesi gibi bir soruna sahiptir. Bu nedenlerden dolayı son yıllarda yenilenebilir enerji kaynakları kapsamında büyük bir ilerleme gerçekleştirilmiş, yenilenebilir kaynaklara olan yönelim üst seviyelere çıkmıştır. Özellikle de yarı iletken teknolojisi alanında yaşanan yenilikler ile geliştirilen güç elektroniği elemanları yenilenebilir enerji kaynaklarının verimli ve etkin kullanımını artırmıştır. Bütün bu olumlu taraflarının yanında yenilenebilir enerji kaynaklarının düzeni olmayan ve önceden kestirilebilme oranlarının oldukça düşük olması bazı zorlukları ortaya çıkarmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının bu zorlukları, hibrit enerji sistemlerini ortaya çıkarmıştır. Bu enerji sistemlerinde birden fazla yenilenebilir kaynak, şebeke bağlantılı olarak çalışabilmekte, böylece enerji düzensizliği sorunu giderilmektedir. Yenilenebilir enerji üretiminde verimlilik konusu en önemli parametrelerden biri olduğundan, güneş ve rüzgar enerjisi üretiminde hibrit enerjisi yönetim sistemlerinde maksimum güç noktası izleme (MPPT) sistemlerinin önemli bir görevi vardır. Amaç: Bu çalışmasının amacı yenilenebilir enerji kaynaklarının süreksizliğinden ve düzensizliğinden dolayı meydana gelecek dengesizlikleri azaltmak ve mevcut üretim teknolojileri ile güneş ve rüzgardan alınabilecek enerji potansiyelinin net enerjiye dönüştürülebilen kısmında maksimum güç noktası izleyiciler ile hibrit(güneş ve rüzgar) sistemlerin verimli bir şekilde çalıştırılabilmesi ve maliyetlerin düşürülmesidir. Kapsam: Hibrit enerji sisteminde güneş ve rüzgar enerjisinin ortak bağlı olduğu dc bara gerilimini sabit tutmak için arttıran çeviricilerin kullanımı gerekmektedir. Bu çeviricilerin değişen güneş ışınımı, sıcaklık ve rüzgar hız değerleri için kontrollerinin yapılması büyük önem teşkil etmektedir. Bu amaçla değişik kontrol yöntemlerinin benzetimleri yapılarak en etkin benzetim yöntemi bulunacaktır. Sınırlıklar: Benzetim çalışmasının uygulamasının yapılması yüksek maliyet gerektirdiğinden, benzetim çalışması uygulaması henüz gerçekleştirilmemiştir. Yöntem: 10 KWlık Güneş enerji sistemi ve 5kW lık rüzgar enerji sistemi için tasarım gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada bulanık mantık tabanlı hibrit enerji sisteminde kullanılan arttıran (boost) dönüştürücü tasarımı, MPPT'nin bulanık mantık, değiştir-gözle, artımsal iletkenlik algoritmaları ile tasarımı ve iyileştirilmesi ile en iyi sistem performansını elde etmek için kullanılan yöntemler ele alınmıştır. Bulanık çıkarım sistemi parametreleri en hızlı ve doğru sistem yanıtlarını elde etmek için optimize edilmiştir. Önerilen bulanık mantık tabanlı MPPT'nin hibrit enerji çalışma durumunda, farklı çalışma koşulları altında performansı diğer yöntemlerle karşılaştırılmış ve bu performansın iyileştirilmesi ele alınmıştır. Bulanık mantık MPPT fonksiyonu hem güneş hem de rüzgar enerjisi için tasarlanan arttıran (boost) dönüştürücü kullanılarak gerçekleştirildi. Bilgisayar simülasyonları uygulanmış ve simülasyon sonuçları da Matlab/Simulinkte temsil edilmiştir. Bulgular: Güneş ve Rüzgar enerjisi için tasarımı yapılan her bir arttıran çeviri ortak bara gerilimi olan 500 volta her iki sistemi regüle ettiği görülmüştür. 10 KWlık Güneş enerji siseminde ve 5kW lık rüzgar enerji sisteminde üretilen enerjinin şebekeye bağlantısı gerçekleştirilmiş ve yapılan ölçümlerde toplam enerji kabul edilebilir kayıplarla şebekeye aktarılmıştır. Değişen rüzgar hızı koşulları altında rüzgar enerjisi için bulanık mantık ve değiştir gözle metodu karşılaştırılmış, bulanık mantık tabanlı kontrolör daha doğru maksimum güç noktasını izleyebildiği gözlenmiştir. Değişen güneş ışınımı ve sıcaklık koşulları altında güneş enerjisi için bulanık mantık ve artımsal iletkenlik metodu karşılaştırılmış, bulanık mantık tabanlı kontrolör daha doğru Maksimum güç noktasını izleyebildiği gözlenmiştir. Sonuç: Bu çalışmada; rüzgar ve güneş enerji sistemlerinin sürekli olarak MGN’de çalışmasını sağlayacak, bulanık mantık tabanlı MGNİ sistemi tasarlanmış ve sistemin performansını iyileştirmek için çeşitli üyelik fonksiyonları denenmiştir. Yüksek doğruluklu izleme ve çalışma koşullarındaki değişimlere hızlı cevap verebilmek için bulanık mantık denetimini diğer MPPT yöntemleri olan değiştir gözle ve artımsal iletkenlik ile performansları karşılaştırılmıştır. Hibrit sistem, ortak DC barada birleştirilmiş ve şebekeye bağlı çalışmasında geçerliliği kanıtlanmıştır. Bulanık kontrolör tarafından üretilen kontrol çıkışı duruma göre değişkendir. Çalışma noktası MGN’den uzakta iken adım büyüklüğü büyük, yakın iken küçük olduğu görülmüştür. Bu sayede MGN’ye yumuşak ve hızlı bir şekilde ulaşılmıştır. Ve de osilasyonlar azaltılmıştır. Şimdiye kadar yapılan çalışmalarda araştırmacılar farklı üyelik fonksiyonu düzenleme yöntemleri geliştirmişlerdir. Bu çalışmada deneme ve yanılma metodu kullanılmıştır. Deneme yanılma metodu sistem hakkındaki uzman bilgisini kullanan ampirik bir yöntemdir. Bu yöntemin uygulanması kolaydır fakat en iyi sonuçları elde etmek için çok sayıda deneme yapılması gerekmektedir.

Anahtar Kelimeler: Hibrit (fotovoltaik/rüzgar) enerji sistemi, Arttıran çevirici, Bulanık denetim, Maksimum güç noktası izleyici,



 


Keywords: