TOK 2014 Bildiri Kitabı
11-13 Eylül 2014, Kocaeli
Güneş Panelleri için Yüksek Verimli Maksimum Güç Noktası İzleyicisi
(MPPT)Tasarımı
Yalçın Erdoğan1,Taner Dinçler2, Melih Kuncan3, H. Metin Ertunç4
1,2,3,4
Mekatronik Mühendisliği Bölümü
Kocaeli Üniversitesi, İzmit/Kocaeli
[email protected], [email protected], [email protected],
[email protected]
tercih edilmiştir. Çeşitli üretim tekniklerinde ve değişik
maddelerden üretilen PV panellerin verimleri, her geçen
gün daha da artarak günümüzde %21’e; optik
yoğunlaştırıcılar kullanıldığında ise %35’e kadar ulaşmıştır
[2-3]. PV sistemleri için en önemli soru güneş panellerinden
elde edilen enerjinin nasıl depolanacağı ve nasıl daha verimli
şekilde kullanılacağıdır. PV panellerin karakteristiğine göre
panellerden çekilen gücün kullanılacak sisteme göre adapte
edilmesi gerekmektedir. Bu amaçla elde edilen enerjinin en
verimli şekilde kullanılması ve depolanması için Maksimum
güç noktası izleyicisi(MPPT) tasarımları gerçekleştirilmiştir.
Özetçe
Bu çalışmada, Güneş Panelleri için yüksek verimli
Maksimum Güç İzleyici (Maximum Power Point Tracking,
MPPT) sistem tasarımı gerçekleştirilmiştir. Fotovoltaik
(Phtovoltaic, PV) kaynaklı enerji üretim sistemlerinden
mümkün olabilecek en yüksek gücü elde edebilmek, ancak en
yüksek güç noktası takibi (MPPT) yöntemleri ile mümkün
olabilmektedir. Yüksek frekanslı anahtarlama elemanları ile
manyetik malzemelerdeki güç sınırları ise, MPPT tasarımında
önemli sınırlamalar getirmektedir. Ayrıca, çeviricinin güç
bölgesinin tamamında sabit frekans değerinde çalıştırılması,
verim düşüklüğünün yanında çevresel bozucu etkiler de
oluşturmaktadır. Yapılan bu çalışmada, yumuşak anahtarlama
yöntemiyle toplam anahtarlama kayıplarını minimum
seviyeye indiren yükselteç (boost) çevirici yapısı MPPT
tasarımında uygulanmıştır. Böylece, güneşten elde edilen
enerji maksimum seviyede kullanmak mümkün olmaktadır.
Tasarlanan devre, aynı zamanda mikrodenetleyici tarafından
denetlenen ikinci bir bağımsız anahtar yardımı ile akü
grubunu önceden ayarlanan bir akım
değerinde şarj
edebilecek şekilde gerçekleştirilmiştir.
Günümüzde birçok MPPT denetim tekniği
kullanılmaktadır. Bu teknikler “dolaylı denetim” ve
“doğrudan denetim” olarak iki grupta ele alınabilir [4].
Dolaylı denetim tekniğinde PV çıkışlarının gerçek gücü,
sürekli olarak hesaplanmaz. Bu teknikte kontrol işlemi için
gerekli olan denetim sinyali oluşturma işlemi, PV
hücrelerinin karakteristik özelliklerine göre belirlenmektedir.
Bu işlem PV hücrelerinin açık devre gerilimi, kısa devre
akımı, ışınım şiddeti ve modül sıcaklığının okunması ile
yapılır. Doğrudan denetim tekniği ile oluşturulan sistemler
sürekli olarak PV çıkış gücünü okuyarak gerçek MPPT
noktasına ulaşmayı sağlayacak dönüştürücü referans sinyalini
oluşturur. Dolaylı denetim yöntemleri hızlı olmalarına karşın
PV panellere bağımlıdırlar ve gerçek MPPT denetimi
yapamazlar. Doğrudan yöntemler ise dolaylı denetim tekniğe
göre daha yavaştırlar ancak PV panellerden bağımsızdırlar.
Bu sebeple doğrudan denetim tekniği gerçek maksimum güç
noktasında çalışmak için en uygun tekniktir. MPPT ve
gerilimin uygun seviyelere getirilmesi için kullanılan güç
dönüştürücüleri, zorlamalı anahtarlama ve akım ile
gerilimdeki ani değişimler nedeniyle elektromanyetik girişim
(EMI) ve radyo frekanslı girişim (RFI) oluşumuna neden
olurlar [4]. Bu durumu önlemek amacıyla birçok EMI
azaltma yöntemleri geliştirilmiştir. Gürültü yalıtım ve
bastırma yöntemleri ile yumuşak anahtarlama tekniklerinin
kullanılması bunlardan bir kaçıdır.
1. Giriş
Günümüzde ihtiyaç duyulan enerjinin büyük bir
çoğunluğu fosil ve nükleer yakıtlardan elde edilmektedir. Bu
yakıtların gerek çevreye verdikleri zararlar ve gerekse
birikimlerinin sınırlı oluşu, alternatif enerji kaynakları
arayışına sebep olmuştur. Çevrenin korunması, gelecekte
insan yaşamı ve çevre dengeleri üzerinde oluşabilecek
tehditlerin önlenmesi alternatif enerji kaynaklarının
geliştirilmesini ve kullanılmasını gerekli hale getirmektedir.
Böylece, enerjinin karşılanma ihtiyacına bağlı olarak güneş,
rüzgâr, jeotermal, biokütle, hidrojen gibi alternatif enerji
kaynaklar üzerine araştırma geliştirme çalışmaları
yoğunlaşmıştır [1].
Dünyanın en önemli enerji kaynağı güneştir. Bu
nedenle güneş enerjisinden elektrik üretimi alternatif enerji
kaynakları içinde en popüler olanıdır. Güneşten elektrik
enerjisi üreten fotovoltaik sistemler uygun modüller ile farklı
güçlerde kolaylıkla tasarlanabilirler. PV paneller DA (Doğru
Akım) gerilimi üretmektedir. Bu sebeple, elektrikle çalışan
uygun güç ve gerilimdeki her türlü alıcı ile doğrudan
beslenebilir.
Ancak, fotovoltaik sistemlerin kurulumu
maliyetli olduğu için, önceleri elektrik enerjisinin
iletilemediği ya da iletilmesinde güçlük çekilen yerlerde
kullanılmıştır. Geçmişte otoyolların aydınlatılması ve
sinyalizasyonu, park bahçe aydınlatması, uzay uygulamaları,
su pompaları ile ev ve küçük işyerleri gibi uygulamalarda
Bu çalışmada yumuşak anahtarlama yöntemiyle
MPPT’nin değişken yük altında maksimum verimlilikle
çalışması planlanmıştır. Yumuşak anahtarlamanın klasik
anahtarlama mantıklarından üstün olmasının sebebi,
anahtarlama kayıplarının minimum seviyede olmasıdır.
Yapılan uygulamada anahtarlama sıfır akım ve sıfır
gerilimde gerçekleştirilecektir. Böylece anahtar elemanı
üzerinde hiçbir güç harcanmayacaktır.
1055
2. Mppt Çevirici Topolojisi
MPPT’ler çalışma mantığı olarak boost converter,
buck converter ve buck-boost converter olmak üzere üç temel
topoloji ile yapılmaktadır. Bu çalışmada boost converter
topolojisi kullanılmıştır.
2.1 Boost converter
İdeal bir yükseltici tip dönüştürücü yapısı Şekil
1’de görüldüğü gibi yarı iletken anahtar, diyot, bobin ve
kapasite elemanlarından oluşmaktadır. Şekil 2’de gösterilen
devre yarı iletken güç anahtarının iletime geçtiği durumu
göstermektedir. Anahtar iletime götürüldüğünde bobin
içerisinden geçen akım artar ve bobin üzerinde enerji
depolanmaya başlar. Anahtar kesime götürüldüğü anda,
bobin içerisinden geçmekte olan şarj akımı D diyotu
üzerinden C kapasitesine ve yüke doğru akmaya başlar.
Bobin, enerjisini deşarj eder ve üzerindeki gerilimin
polaritesinin yönü gerilim kaynağının polaritesi ile aynı olur
ve D diyotu üzerinden yüke bağlanır. Böylece çıkış
geriliminin seviyesi yükseltilmiş olur. D diyotu da kesime
gider ve devre Şekil 2’de görüldüğü gibi iki farklı kısımda
incelenir [5].
Şekil 4. Sürekli çalışma modu için dalga şekilleri
Analiz için, ilk olarak devre elemanlarının ideal
olduğu kabul edilir. Buna göre, anahtar iletimdeyken
üzerindeki gerilim düşümü sıfırdır; iletime ve kesime
giderken akım ve gerilimde çakışmalar oluşmamaktadır.
Diyot iletimdeyken üzerindeki gerilim düşümü sıfırdır. Bobin
ve kapasite kayıpsızdır. Devrenin çalışması periyodik olarak
gerçekleşmektedir. Diğer bir ifadeyle, bobin içerisinden akan
akım periyodiktir ve anahtarlama periyodunun başındaki ve
sonundaki değerleri aynıdır. Yarı iletken anahtarın iletimi ve
kesimi sabit frekansta yapılmaktadır ve bu frekans değeri T
periyodunu belirler. Şekil 4’te gösterildiği gibi, iletim oranı D
ile ifade edilir ve iletim süresi DT değerine eşit olur.
Anahtarın kesimde olduğu süre ise (1-D)T ile ifade edilir.
Bobin akımı süreklidir ve sıfırdan büyüktür. Kapasite
yeterince büyük kabul edildiği için RC zaman sabiti çok
büyük olur. Bu nedenle, iletim ve kesim durumlarındaki
kapasite üzerindeki gerilim değişimleri ihmal edilebilir.
Gerilim kaynağı Vs sabittir [6,7]. Anahtarın iletimde kalma
süresinin periyot süresine oranı D olmak üzere Eşitlik1’deki gibi türetilmiştir.
Şekil 1. Yükseltici tip DA-DA dönüştürücü yapısı.
1- Eşitlik. 1 yazılabilir [5];
(1)
(
)
(2)
(3)
Şekil 2. Yarıiletken anahtarın iletim durumu
Yarıiletken anahtarın kesim durumunu gösteren devre Şekil
3’te gösterilmektedir. Bu durumda yük kaynak üzerinden
beslenir.
(4)
( )
(5)
(6)
Kaynaktan çekilen akımdaki dalgalanma bobinin değeri ile
ilişkilidir. Arzu edilen küçüklükteki dalgacık uygun bobin
değeri ile sağlanabilir.
Şekil 3. Yarıiletken anahtarın kesim durumu
1056
Sistemin akış diyagramı Şekil 6’daki gibi
oluşturulmuştur. İlk olarak panellerin kısa devre akımı
ölçülüp MPPT’ ye giriş yapılmıştır. Panellerin üreteceği
maksimum akım kısa devre akımı olduğu için sistem bu
değere yaklaşık bir değer bulana kadar doluluk oranını (duty
cycle) arttırmaktadır. Bir önceki akım değeri o andaki akım
değerinden büyük ise duty (doluluk oranı) en son haliyle kalır
ve çıkıştaki gerilim bu şekilde ayarlanmış olur. Çıkış gerilimi
akünün maksimum seviyesine ulaştığında ise akü şarjı
bitmektedir.
3. MPPT Blok Diyagramı
MPPT güneş panellerinden elde edilen gücten
maksimum düzeyde faydalanmak için kullanılan bir
elektronik devre yapısıdır. MPPT’nin blok diyagramı Şekil
5’te gösterilmiştir.
4. Yumuşak Anahtarlama Teknikleri
Çevirici yapısında kullanılan devre elemanlarının
daha küçük boyutlarda kullanılabilmesi ve sistemin daha hızlı
geçiş cevabı verebilmesi için anahtarlama frekansının yüksek
tutulması gerekmektedir. Ancak, anahtarlama frekansı
arttıkça, anahtarlama kayıpları ve elektromanyetik girişim
(EMI) gürültüsü de artar. Bu nedenle, bastırma hücreleri
denilen devreler vasıtasıyla anahtarlama kayıpları azaltılarak,
anahtarlama frekansı yükseltilebilir.
Anahtarlamanın sıfır gerilimde anahtarlama (ZVSzero voltage switching) veya sıfır akımda anahtarlama (ZCSzero current switching) ile gerçekleştirilmesi sayesinde,
rezonanslı dönüştürücülerde anahtarlama kayıpları önemli
ölçüde azalır. Fakat, bu tür dönüştürücülerde, aşırı gerilim ve
akım stresleri oluşur. Son yıllarda, rezonanslı ve normal
PWM tekniklerinin istenen özelliklerini birleştirmek için,
normal PWM dönüştürücülere rezonanslı aktif bastırıcılar
eklenerek, çok sayıda sıfır gerilim geçişli (ZVT- zero voltage
transition) ve sıfır akım geçişli (ZCT- zero current transition)
PWM dönüştürücü sunulmuştur. Bu dönüştürücülerde,
iletime ve kesime girme işlemleri, bir rezonans tarafından
sağlanan çok kısa bir ZVT veya ZCT süresinde ZVS ve/veya
ZCS altında gerçekleşir. Böylece, rezonanslar çok kısa zaman
aralıklarında oluştuğu için, dönüştürücü zamanın çoğunda
normal bir PWM dönüştürücü olarak davranır. Ancak,
bastırma elemanlarının çalışma özellikleri sebebiyle, PWM
çalışmanın iletim ve kesim durumları bir minimum süreye
sahiptir [8,9].
Şekil 5. MPPT’nin Blok diyagramı
Yumuşak anahtarlama teknikleri, genel olarak,
1) Sıfır Akımda Anahtarlama (ZCS)
2) Sıfır Gerilimde Anahtarlama (ZVS)
3) Sıfır Akımda Geçiş (ZCT)
4) Sıfır Gerilimde Geçiş (ZVT)
şeklinde 4 genel gruba ayrılır. Şekil 7.’de, bir anahtarlama
elemanının kontrol sinyali ile sert anahtarlama (HS) ve
yumuşak anahtarlama (SS) teknikleriyle ilgili temel dalga
şekilleri görülmektedir. ZCS ile ZVS temel ve ZCT ile ZVT
ileri yumuşak anahtarlama teknikleridir [10].
Şekil 6. MPPT Akış diyagramı
1057
5.1 Tasarım İşlemi
1) Cp kondansatörü, S1 ana anahtarının ve ona katılan diğer
parazitik kapasitansların toplamı olarak kabul edilmiştir.
2) Ana anahtarın maksimum giriş akımı kadar bir ilave akım
stresine maruz kalması kabul edilebilir.
3) Ana anahtarın kesime girmesi esnasında negatif gerilim
ile tutulduğu tZCT1 süresi, en az bu anahtarın tf1 sönme veya
düşme süresi kadar olmak üzere seçilmelidir.
4) Alt bastırma endüktansı olan Lsb’nin değeri, yardımcı
anahtarın iletime girmesi esnasında ve onun akım yükselme
süresi kadar bir zamanda, en fazla maksimum yük akımı
kadar bir akım artışına müsaade etmek üzere seçilir.
Şekil 7.
(a) Bir anahtarlama güç elemanın kontrol sinyali ile
6. Sistemin Kontrol Algoritması
(b) HS
6.1 Ana anahtarlama
oluşturulması
(c) ZCS ile ZVS ve
(d) ZCT ile ZVT çalışmalarıyla ilgili temel dalga
şekilleri
elemanın
kontrol
sinyalinin
Panellerin ürettikleri güç non-lineer bir değişim
göstermektedir. Farklı ışınım şiddetlerinde değişken akım ve
gerilim değerleri üretmektedirler. Bu yüzden çeviricinin giriş
gerilimi istenilen durumun aksine değişken bir gerilim ile
beslenmektedir. Sistem için gerekli olan tasarım işleminde
çeviricinin çıkış geriliminin sabit bir değerde tutulması
gerekmektedir. Bu işlem ise ana anahtarlama elemanın
devrede kalma süresinin kontrol edilmesi ile sağlanmaktadır.
Kontrol algoritması op-amp ve mikroişlemci vasıtasıyla
gerçekleştirilmiştir.
5.Örnek Uygulama Devresi ve Kabuller
Sunulan yumuşak anahtarlamalı devre şeması Şekil
8’de görülmektedir. Bu devrede, Vs giriş gerilim kaynağı, Vo
çıkış gerilimi, L ana endüktans, C çıkış filtre kondansatörü, ve
D ana diyottur. Dikdörtgen kısım içersinde belirtilen devre
ise, geliştirilen bastırma hücresidir. Sunulan bastırma
hücresi, temel olarak, iki bastırma endüktansı Lsa ve Lsb,
bir bastırma kondansatörü Cs, bir yardımcı mosfet ve iki
yardımcı diyot D1 ve D2 elemanlarından oluşmaktadır. Cp
kondansatörü ise, ana mosfet’in parazitik kondansatörü ile
ona katılan diğer parazitik kondansatörlerinin toplamı olarak
kabul edilmiştir. Sunulan dönüştürücüde ilave bir Cp
kondansatörüne gerek yoktur.
Şekil 9. Op-amp ile PI kontrolör uygulaması
Şekil’ 9 da ki devrede op-amplarla PI regületör uygulaması
gerçekleştirilmiştir. Bu uygulama fark alıcı, integretör,
kazanç ve toplayıcı devresi olarak 4 aşamada
gerçekleştirilmiştir. Fark alıcı devresinde op-ampın “–“
bacağına çıkış gerilimi girilmektedir. Çıkış gerilimi gerilim
bölücü işlemiyle R1 ve R2 dirençleriyle istenilen voltaj
değerlerine ölçeklendirilmiştir. Maksimum çıkış gerilimi 5 V
olacak şekilde ölçeklendirme işlemi gerçekleştirilmiştir. Op-
Şekil 8. ZVT-ZCT-PWM dönüştürücü
Şekil 8’de verilen devrenin bir anahtarlama periyodu
esnasında kararlı durum analizini kolaylaştırmak için, giriş
ve çıkış gerilimleri ile çıkış akımı sabit ve yarı iletken
elemanlar ile rezonans devreleri ideal kabul edilmiştir. Ayrıca
ana diyot ile diğer diyotların ters toparlanma süreleri dikkate
alınmamıştır.
1058
ampın “ + “ bacağına ise MPPT çıkış voltajının sistem için
gerekli olan voltaj değerine göre ölçeklendirilen Vref değeri
girilmiştir. Fark alıcı devre çıkışı sistemin hata sinyali olarak
kabul edilmektedir. Bu hata sinyali PI kontrolör ile istenilen
değere ulaşması sağlanmıştır. İntegral alıcı devrede C i değeri
için küçük bir kapasite seçilmelidir. Ri için de potansiyometre
kullanılarak istenilen direnç değeri ayarlanabilmektedir.
Kazanç devresi içinde Rp yerine potansiyometre kullanılarak
kazanç belirlenebilmektedir. İntegral alıcı ile kazanç alıcı
devrelerinin çıkışları toplanarak PI kontrol uygulaması
gerçekleştirilmiştir. Bu toplamın çıkışı da oluşturulan üçgen
dalga sinyali ile karşılaştırma işlemine tabi tutularak
anahtarlama elemanın kontrol sinyali oluşturulmaktadır.
Şekil 11. Ana anahtarlama elemanı ile yardımcı anahtarlama
elemanın kontrol sinyalleri
Şekil 12. Yükselen kenar takibi faz kaydırma işlemi
Şekil 13. Düşen kenar takibi faz kaydırma işlemi
Şekil 12 ve Şekil 13’ te yardımcı anahtarın kontrol sinyalin
oluşturulması için kullanılan devreler gösterilmektedir. Bu iki
devre OR kapısıyla toplanarak Şekil 14’ teki toplam kontrol
sinyali oluşturulmuştur. Şekil 12’deki devre ana anahtarlama
elemanın kontrol sinyalinin yükselen kenarında yani anahtarın
açılması sırasında aktif olmaktadır. Faz kaydırma işlemiyle ana
anahtarlama elemanı açılmadan belirli bir süre önce sinyal
oluşturulabilmektedir. R ve C değerleri ile oynayarak sinyalin
süresi olan T2 değiştirilebilmektedir. Bu işlemin benzeri olarak
da ana anahtarlama elemanı kapanırken oluşturulmuştur. Şekil
13’ teki devre yardımıyla da ana anahtarlama elemanı
kapanmadan önce yardımcı anahtarlama elemanı açılarak Şekil
11’ deki VG2 sinyali oluşturulmuştur.
Şekil 10. PI kontrolör ile çıkış gerilimi ve hata değişimi
Şekil 10’ da kontrol sonrası elde edilen hata sinyali ve çıkış
gerilimi değişim grafiği gösterilmiştir. Bu uygulamada çıkış
gerilimi 50 V olacak şekilde referans gerilimi ayarlanmıştır.
Giriş gerilimi olarak ise il aşamada 30 V 0.3 s sonrasında 40 V’
luk bir gerilim uygulanmıştır.
6.2 Yardımcı anahtarlama elemanın kontrol sinyalinin
oluşturulması
Yardımcı anahtarlama elemanın kontrol sinyalinin
oluşturulması için ana anahtarlama elemanın açılma kapanma
zamanlarının denetlenmesi gerekmektedir. Ana anahtarlama
elemanı açılmadan bir süre önce yardımcı anahtarı açarak ana
anahtarlama elemanı üzerinde harcanan gücü minimum
seviyeye çekilmesi sağlanmıştır. Ana anahtarlama elemanı
kapanmadan önce ise yardımcı anahtar belirli bir süre
öncesinden
açılarak
ana
anahtarlama
elemanının
kapanmasından bir müddet sonra kapatılarak ana anahtarlama
elemanının kapatılmasında da harcanan güç seviyesini
minimuma çekmiştir. Yardımcı anahtarlama elemanın açılma
kapanma süreleri kullanılacak çeviricinin yapısına göre
değişim göstermektedir. Bu sebeple kontrol sinyalleri
deneysel yollar ile bulunmuştur. Şekil 11’ de anahtarlama
elemanlarının kontrol sinyalleri gösterilmektedir. VG1 sinyali
ana anahtarlama elemanına, VG2 sinyali ise yardımcı
anahtarlama elemanına aittir.
Şekil 14. Yardımcı anahtarlama elemanının kontrol sinyali
1059
aküler
şarjlı
iken
ihtiyaç
fazlası
enerjinin
kullanılabilmesine imkan sağlamak için şebeke etkileşimli
evirici ile birlikte kullanılması önerilmektedir. Bu sayede yerel
yükler için fazla gelen enerji şebekeye gönderilebilecek, PV
sistemin yeterli gelmediği ya da çalışmadığı durumlarda alıcıya
şebekeden enerji verilebilecektir.
Teşekkür
Bu
çalışma,
Kocaeli
Üniversitesi
Mekatronik
Mühendisliği
Bölümü
Sensör
Laboratuvarında
yapılmıştır.Tübitak 2241-A sanayi odaklı lisans bitirme tezi
programı dahilinde desteklenmiştir.
KAYNAKÇA
[1] Enslin,J.H.R., Wolf, M.S.,Snyman, D. B., Swiegers,
W., “Integrated Photovoltaic Maximum Power Point
Tracking Converter”, IEEE Transactions On Industrial
Electronics, 44(6): 769-773 (1997).
Şekil.15 MPPT uygulama devresi
[2] Dimroth F. Baur C,Bett A.W,Mausel M.,Strobal G,“3-6
Junction Photovoltaic Cells For Space And Terrestrail
Concentrator Applications” 31st IEEE Photovoltaic
Specialist Conference, Orlando, Florida, USA, 525-529
(2005).
Tasarlanan MPPT deneysel olarak verimliliği %93-%97
arasında değişmektedir. Güç seviyesi arttıkça verimlilikte bir
artış gözlenmektedir. Uygulama devresi ve çıkış gücüne bağlı
olarak verimin değişim grafiği sırasıyla Şekil 15 ve Şekil 16’
da gösterilmiştir.
[3] Mulligan, W. P., Rose, D. H., Cudzinovic, M. J.,
Ceuster, D. M. D., McIntosh, K. R., Smith, D. D.,
Swanson, R. M., “Manufacture Of Solar Cells With 21%
Efficiency”, 19th European Photovoltaic Solar Energy
Conference, France, 462-465 (2004).
[4]Haddad, K. A., Rajagopalan, V., “Analysis and
SimuIation of Multiple Converter Operation to Reduce
Losses and EMI”, IEEE Workshop on Computers in
Power Electronics, 2004, Urbana, Illinois, USA,183-188
(2004).
[5] Güç elektroniği çeviriciler,uygulamalar ve tasarım Ned
MOHAN , Tore M. UNDELAND , William P. ROBBINS
[6] Glasner, I., Appelbaum, J., “Advantage Of Boost vs. Buck
Topology For Maximum Power
Point
Tracker
In
Photovoltaic Systems”, 19th IEEE Convention
of
Electrical and Electronics Engineers, Jerusalem, Israel,
355-358 (1996).
Şekil 16. Verimim çıkış gücüne bağlı değişim grafiği
7.Sonuçlar
[7] Erickson, R. W., “DC-DC Power Converters”, Wiley
Encyclopedia of Electrical and Electronics Engineering,
5:53-63 (1999).
Bu çalışmada PV sistemlerde enerji dönüşüm
işleminin etkili bir biçimde uygulanabilmesi için yumuşak
anahtarlamalı çevirici tasarlanarak MPPT sistemine
uygulanmıştır. Sunulan çevirici yapısı ile çıkış gerilim
dalgalılık oranı azaltılmıştır. Ayrıca PV’den elde edilen
enerjinin verimli kullanılabilmesi için ihtiyaç fazlası enerji
akım ve sıcaklık denetimli çevirici ile depolama birimine
aktarılmıştır. Depolanan enerji talep durumunda yüke
aktarılarak sistemin çalışma kararlılığı arttırılmıştır.
[8] Güç elektroniği Temel Analiz ve Sayısal uygulamaları
Prof.Dr. Hacı BODUR Yıldız Teknik Üniversitesi ElektrikElektronik Fakültesi Elektrik Mühendisliği Bölümü
[9] Bodur, H., Aksoy, İ., ve Akın, B., (2002), “DC-DC
Dönüştürücülerde
YumuşakAnahtarlama
Teknikleri”,
Kaynak Elektrik, Sayı 158, 100-108, Haziran.
PV sistemlerden elde edilen enerji maliyetinin
diğer kaynaklardan elde edilen enerjilerden daha yüksek
olması sistem verimi ve güvenilirliğini ön plana çıkmaktadır.
Uygulanan sistem ile depolanabilecek enerji miktarının akü
kapasitesi ile sınırlı olması, sadece DC yüklerin beslenebilmesi
bir eksiklik olarak görülmektedir. PV sistemlerden enerji
elde etme işleminin en etkili bir biçimde yapılabilmek,
ayrıca AC sistemlerin enerji ihtiyacını karşılayabilmek,
[10]Cho, J.G., Baek, J.W., Rim, G.H., ve Kang, I., (1998),
“Novel
Zero-Voltage-Transition
PWM
Multiphase
Converters,” IEEE Trans. on Power Electron., vol.13, 152159, January.
1060
Download

(MPPT)Tasarımı - Kocaeli Üniversitesi