Fotovoltaik güç sistemlerinde maksimum güç noktasının gerçek zamanlı olarak izlenmesi

Abstract

Güneş enerjisi, çevre dostu olması ve kolay ulaşılabilirliği sayesinde yenilenebilir enerji kaynakları arasında öne çıkmaktadır. Güneş enerjisiden elektrik enerjisi üreten fotovoltaik (FV) sistemlerin kullanımı ve geliştirilmesi çalışmaları da günümüzde hızlı bir şekilde artmaktadır. Enerji ihtiyacının karşılanmasında önemli bir yeri olan FV sistemlerin kurulum maliyetinin yüksek olması, araştırmacıları sistem verimini artırarak maliyeti azaltma yönünde çalışmalara yöneltmiştir. Bu sebeple, FV sistemlerde maksimum güç noktası takibi (MPPT) yöntemlerinin uygulanması ve geliştirilmesi sistem verimliliği açısından çok önemlidir.Tez çalışmasında, mevcut MPPT yöntemlerinin gerçek zamanlı olarak performansları incelenmiş ve mevcut yöntemlerdeki matematiksel modellerin karmaşıklığından kaynaklanan hataların giderilebilmesi için, bulanık mantık tabanlı bir MPPT yöntemi önerilmiştir. Ayrıca geliştirilen bulanık mantık tabanlı ve gerçek zamanlı MPPT kontrol yöntemi, tasarlanan yükseltici tip dönüşütürücü devre ile birlikte değerlendirilerek, FV panel çıkışındaki verimin arttırılması hedeflenmiştir.Bu çalışmada, bulanık mantık (Fuzzy Logic) tabanlı ve gerçek zamanlı olarak çalışan bir MPPT yöntemi, deneysel olarak gerçekleştirilmiştir. Bununla birlikte kullanımı yaygın olan MPPT yöntemlerinden değiştir ve gözle (P&O) yöntemi ile artırılmış iletkenlik (IC) yöntemi de deneysel olarak incelenmiştir. MPPT yöntemlerinin gerçekleştirilmesi için gerçek zamanlı olarak çalışan bir kontrol bloğu geliştirilerek, laboratuvar ortamında kurulu olan FV sisteme entegre edilmiştir. MPPT algoritmaları, LabVIEW ortamında geliştirilen gerçek zamanlı yazılımlarla oluşturulmuştur. Ayrıca MPPT yöntemlerinin benzetim çalışmaları MATLAB/Simulink ortamında yapılmış, benzetim sonuçları ile gerçek zamanlı deneysel sonuçlar karşılaştırılmıştır. Bulanık mantık tabanlı MPPT yöntemi ile P&O ve IC yöntemi karşılaştırılarak, elde edilen sonuçlar analiz edilmiştir.Elde edilen sonuçlara göre, bulanık mantık tabanlı MPPT yönteminin diğer yöntemlere göre daha hızlı ve daha verimli çalıştığı gözlemlenmiştir. Ayrıca benzetim çalışmalarıyla birlikte gerçek zamanlı uygulamaların da gerçekleştirilmesiyle, incelenen MPPT yöntemlerinin FV sistemlere kolaylıkla uygulanarak sistem verimini artıracağı görülmüştür.

Solar energy stands out among renewable energy sources due to its environmental friendliness and easy accessibility. The use and development of photovoltaic (PV) systems that generate electricity from solar energy is also rapidly increasing. PV systems has an important role in meeting the energy demand but high cost of installation of PV systems led researchers to work towards reducing costs by increasing system efficiency. Therefore, the application and development of maximum power point tracking (MPPT) methods in PV systems is very important for system efficiency. In the thesis, the performance of the existing MPPT methods is examined in real-time and a new fuzzy logic-based MPPT method is proposed in order to eliminate the errors caused by the complexity of the mathematical models in the existing methods. In addition, the fuzzy logic-based real-time MPPT control method is evaluated together with the designed amplifier converter circuit and it is aimed to increase the efficiency of the PV panel output to an optimum level.In this study, a fuzzy logic-based MPPT method which works in real-time is experimentally performed. In addition, Pertub and Observe (P&O) and Incremental Conductance (IC) methods, which are commonly used MPPT methods, were also investigated experimentally. In order to realize MPPT methods, a real-time control block was developed and integrated into the PV system installed in the laboratory. MPPT algorithms are developed with LabVIEW enviroment in real-time software. In addition, simulation studies of MPPT methods were performed in MATLAB/ Simulink environment and simulation results were compared with real-time experimental results. Fuzzy logic-based MPPT method and P&O and IC method were compared and the results were analyzed. According to the results, it is observed that fuzzy logic-based MPPT method works faster and more efficiently than other methods. Also, with the realization of real-time applications with simulation studies, it is seen that MPPT methods can be applied to PV systems easily and increase system efficiency. In addition, it has been observed that MPPT methods, which are examined with simulation and real-time applications, can be applied to PV systems easily and increase system efficiency.