Fotovoltaik sistemler için dönüm gerilimleri tabanlı maksimum güç noktası izleme algoritmaları

Abstract

Bu tez çalışmasında, Fotovoltaik sistemlerde, kısmi gölgelenme durumu altında Maksimum Güç Noktası İzleme (MGNİ) amacıyla, iki yeni arama algoritması literatüre kazandırılmıştır. Dönüm gerilimleri tabanlı bu iki algoritma; Alp yöntemi ve Alp tırmanma algoritmasıdır. Alp yöntemi öncelikle Fotovoltaik sistemin dönüm gerilimlerini hesaplayarak daha sonra bu dönüm gerilimlerinin her birine açık devre gerilimi yöntemi uygular ve yeni güç noktaları elde eder. Son olarak bu güç noktalarından en büyüğünü seçip bu noktayı maksimum güç noktası olarak belirler. Alp tırmanma algoritması ise Alp yöntemiyle bulunan en büyük güç noktasından itibaren tırmanma işlemi gerçekleştirerek dizinin maksimum güç noktasına %100 yakınsamayı amaçlar.Fotovoltaik dizinin farklı gölgelenme durumları altında Akım/ Gerilim karakteristikleri elde edilmiştir ve bu karakteristikler algoritmaların başarı karşılaştırması için veri seti olarak kullanılmıştır. Bu deney verileri kullanılarak Alp yöntemi ve Alp tırmanma algoritması, stokastik tepe tırmanma algoritması, açık devre gerilimi yöntemi, stokastik ışın arama algoritması ve benzetilmiş tavlama algoritması ile kıyaslanmıştır. Deneysel çalışmalar, Alp yöntemi ve Alp tırmanma algoritmasının kısmi gölgelenme durumu altındaki Fotovoltaik sistemlerde, maksimum güç noktasına başarıyla yakınsadığını göstermektedir. Alp tırmanma algoritması karşılaştırılan diğer algoritmalara göre çok daha yüksek başarı gösterdiği görülmüştür. Alp yöntemi ise uygulama kolaylığı ve çok az adım sayısı kullanarak maksimum güç noktasına yakınsamasıyla ön plana çıkmıştır.

In this thesis study, two novel search algorithms have been added to the literature for the purpose of Maximum Power Point Tracking for photovoltaic systems under partial shading conditions. These two algorithms based on inflection voltage and named as Alp method and Alp climbing algorithm. The Alp method first calculates the inflection voltages of the photovoltaic system and then applies the open circuit voltage method to each of these voltages to obtain maximum power points. Finally, it chooses the biggest power point from these power points and determines that point as the global maximum power point. The Alp climbing algorithm aims to achieve a 100% convergence to the global maximum power point by climbing from the largest possible power point found by the Alp method.Current/voltage characteristics of the photovoltaic array were obtained under different shading conditions and these characteristics were used as data sets for the success comparison of the algorithms. Alp method and Alp climbing algorithm have been compared with the stochastic climbing algorithm, the open circuit voltage method, the stochastic beam search algorithm and the simulated annealing algorithm using these experimental data. Experimental studies show that the Alp method and the Alp climbing algorithm successfully converge to the global maximum power point under partial shading. Alp climbing algorithm has shown to be much more successful than other algorithms compared. The Alp method has come to the forefront in terms of ease of application and very close to the maximum power point using very few steps.