Yeryüzündeki tüm güç kaynaklarý arasýnda en zararsýz, en temiz ve bol olaný güneþten gelen enerjidir. Güneþ enerjisi neredeyse bedava olduðu için, temel enerji kaynaðýmýz olarak yerini almýþtýr. Günlük yaþamýmýzda geniþ bir uygulama alanýna sahip olup, güneþ enerjisi performansýný etkileyen bazý faktörler vardýr. Bunlardan en önemlileri güneþ ýþýðý eðimi, yük deðiþimleri, hava kütlesi ve hücre sýcaklýðý gibi koþullardýr.
Güç dönüþtürücü birimler, hücrelerden güç aktarýmýný düzenlemek için PV hücreleri ile iliþkilendirilmelidir. Güç çevirici ünitesinde anahtarlama cihazýnýn iletim periyodunu sürekli olarak düzenleme yeteneðiyle, güç çýkýþýný maksimuma ulaþtýrmak için maksimum güç noktasý izleme sistemleri kullanýlýr. Bu sistemler maksimum güç noktasý izleyiciler (MPPT) olarak adlandýrýlmaktadýr. MPPT sistemlerinde kullanýlan algoritmalar, güç dönüþtürücünün iletim sürelerini kontrol ederek, güçteki deðiþim ve deðiþimdeki hata gibi PV hücrelerinin çýkýþ deðiþken kombinasyonlarý ile güç dönüþtürücünün iletim periyodunu kontrol ederek PV hücrelerinin güç çýkýþlarýný maksimuma çýkarýr. Deðiþtir gözle ve artýmsal iletkenlik gibi MPPT algoritmalarý, bulunmakla birlikte, bulanýk mantýk ile yapýlan kontrol sistemleri daha verimli olmasý ve az osilasyona sebep olmasý nedeniyle tercih edilmektedir.
Bulanýk mantýk denetleyicilerinin özellikleri, insan düþüncesini simüle etme yeteneklerine göre yapýlýr. Konvansiyonel kontrolörlerden farklý olarak, bulanýk kontrolörler, sistemin matematiksel modelini anlamak zorunda kalmadan, deðiþken adýmlardaki kontrol sinyallerini tasarlamak için deneysel yöntemleri ve sonuçlarýný kullanabilirler.
Amaç: Bu çalýþmanýn amacý, 35 kW fotovoltaik sistem güç deðeri için dc-dc artýran çeviricinin tasarlanmasý ve güç dönüþtürücü devresinde kullanýlan güç anahtarlama cihazýnýn görev oranýnýn ayarlanmasý için bulanýk mantýk kontrol teorisi kullanan bir güneþ MPPT sisteminin tasarlanmasýdýr.
Tasarlanan arttýran çeviricinin PID denetimi ile çalýþmasý gösterilmiþtir.
Bulanýk MPPT denetleyicileri, PV panelinden voltaj ve akým sinyallerini okuyarak gereken bulanýk giriþ deðiþkenleri üretir. Bulanýk giriþ deðiþkenleri daha sonra güç çýkarýmýný en üst düzeye çýkarmak amacýyla PV panelinin çalýþma noktasýný ayarlamak için görev oraný komutunun artýþýný hesaplamak için kullanýlabilir.
Kapsam:
Güneþ enerji sisteminde dc bara gerilimini sabit tutmak için arttýran çeviricilerin kullanýmý gerekmektedir. Bu çeviricilerin deðiþen güneþ ýþýnýmý, sýcaklýk deðerleri için kontrollerinin yapýlmasý büyük önem ihtiva etmektedir. Bu amaçla farklý kontrol tekniklerini benzetimleri yapýlarak en etkin benzetim yöntemi bulunacaktýr.
Bu çalýþmada, PV maksimum güç noktasý izleme sistemleri iki ana baþlýk altýnda incelenmiþtir: ilk olarak, dc-dc arttýran dönüþtürücünün tasarýmý ile endüktans, kapasite, diyot ve mosfet elemanlarýnýn deðerlerinin ve özelliklerinin belirlenmesi ile devrenin bulanýk mantýk, artýmsal iletkenlik ve MPPT’siz çalýþma durumlarýna ait performanslarýnýn karþýlaþtýrýlmasýný içermektedir.
Sýnýrlýklar:
Simülasyon çalýþmasýnýn uygulamasýnýn yapýlmasý yüksek maliyet gerektirdiðinden, simülasyon çalýþmasýna ait uygulama yapýlamamýþtýr.
Yöntem:
35 KWlýk Güneþ enerji sistemi için tasarým gerçekleþtirilmiþtir. Bu çalýþmada bulanýk mantýk tabanlý fotovoltaik enerji sisteminde kullanýlan arttýran (boost) dönüþtürücü tasarýmý, MPPT'nin bulanýk mantýk, deðiþtir-gözle ile tasarýmý ve iyileþtirilmesi ile en iyi sistem performansýný elde etmek için kullanýlan yöntemler ele alýnmýþtýr.
Bulanýk çýkarým sistemi parametreleri en iyi verime ulaþabilmek için optimize edilmiþtir. Önerilen bulanýk mantýk tabanlý MPPT'nin fotovoltaik enerji çalýþma durumunda, farklý çalýþma koþullarý altýnda performansý artýmsal iletkenlik ve MPPT’siz çalýþma durumuyla karþýlaþtýrýlmýþ ve performansýnýn iyileþtirilmesi ele alýnmýþtýr.
Gerekli bulanýk giriþ deðiþkenleri bulanýk MPPT denetleyicileri tarafýndan oluþturulup PV modülünün akým ve gerilim ölçümleri, bulanýk çýkarým sistemi ile bulanýk giriþlere dönüþtürülmüþtür. Daha sonra bu bulanýk girdiler, görev oranýnýn artýþýný tahmin etme sürecinde kullanýlmýþtýr. Bulanýk kontrolörlerin tasarýmlarý seçilen giriþ deðiþkenlerine göre deðiþir. Giriþ deðiþkenleri olarak güçteki hata ve hatanýn deðiþimi seçilirken çýkýþ olarakta görev çevrim oraný deðiþimi seçilmiþtir.
MATLAB Simulink kullanýlarak önerilen MPPT topolojisi uygulanmýþ ve girdi ve çýktý üyelik fonksiyonlarýnýn sýnýrlarý ve türleri belirlenmiþtir. Bu üyelik fonksiyonlarýnýn belirlenmesinden sonra, negatif büyük, negatif küçük, sýfýr, pozitif küçük, pozitif büyük (NB, NS, ZE, PS, PB) isimleri ile gruplandýrýlmýþtýr.
Bulgular:
Güneþ enerjisi için tasarýmý yapýlan arttýran çevirinin PID ile denetimi yapýlmýþ ve doðruluðu gösterilmiþtir.
Deðiþen güneþ ýþýnýmý ve sýcaklýk þartlarýnda güneþ enerji sistemin bulanýk mantýk ile yapýlan MPPT tekniðinin artýmsal iletkenlik yönteminden daha verimli sonuçlar verdiði gözlenmiþtir. Her iki yöntemin de MPPT’siz çalýþmadan daha verimli olduðu gösterilmiþtir.
35 KWlýk Güneþ enerji sisteminde üretilen enerjinin þebekeye baðlantýsý gerçekleþtirilmiþ ve yapýlan ölçümlerde toplam enerji kabul edilebilir kayýplarla þebekeye aktarýlmýþtýr.
Sonuç:
Bu çalýþmada; güneþ enerji sistemlerinin sürekli olarak MGN’de çalýþmasýný saðlayacak, bulanýk mantýk tabanlý MGNÝ sistemi tasarlanmýþ ve sistemin performansýný iyileþtirmek için çeþitli üyelik fonksiyonlarý denenmiþtir.
Yüksek doðruluklu izleme ve çalýþma koþullarýndaki deðiþimlere hýzlý cevap verebilmek için bulanýk mantýk denetimini farklý bir MPPT yöntemi olan artýmsal iletkenlik yöntemiyle ve MPPT’siz çalýþma performanslarý karþýlaþtýrýlmýþtýr.
Fotovoltaik sistem, ortak DC barada birleþtirilmiþ ve þebekeye baðlý çalýþmasýnda geçerliliði kanýtlanmýþtýr.
Bulanýk denetleyici tarafýndan üretilen kontrol çýkýþý optimize edilmiþtir. Çalýþma noktasý, maksimum güç noktasýndan uzak olduðunda, kontrol sinyalinin artýþýnýn adým büyüklüðü daha büyük ve çalýþma noktasý, maksimum güç noktasýna yakýn olduðunda, adým boyutlarý daha küçük olmaktadýr. Bu sayede maksimum güçte ve düþük osilasyonda güç üretimi saðlanmýþtýr.
Anahtar Kelimeler: Fotovoltaik enerji sistemi, Arttýran çevirici, PID denetim, Bulanýk denetim, Maksimum güç noktasý izleyici.
|
