Yükselten çevirici topolojisine sahip lityum iyon piller için MPPT solar şarj kontrol cihazı

Abstract

Yapılan bu çalışmada, yükselten çevirici topolojisine sahip MPPT solar şarj kontrol cihazı geliştirilerek elektrikli bisiklet ve yük taşıma araçlarının seyahat halinde güneş enerjisinden destek alarak bataryalarını şarj edip daha uzun mesafe yol alabilmesi amaçlanmıştır. Yine bu çalışmada Lityum İyon (Li-Ion) pillerin şarj karakteristikleri incelenmiştir. Aynı zamanda güneş panellerinin elektriksel modelleri irdelenmiş ve Maksimum Güç Noktası Takibi (MPPT) algoritmaları üzerine çalışmalar yapılmıştır. Doğru Akım (DC) – Doğru Akım (DC) çevirici topolojileri üzerinde hesaplamalar yapılmış ve Li-Ion piller ve kurşun asit akülerin güneş panelleri kullanılarak güvenli ve verimli bir şekilde şarj edilebilmesi sağlanmıştır. Güneş panellerinden üretilen enerji ile Li-Ion pillerin ve kurşun asit akülerin şarj edilebilmesi için MPPT yapabilen ve aynı zamanda düşük gerilim değerine sahip tek parça güneş panelinden yüksek gerilimli batarya grubunu şarj edebilmek için yükselten çevirici topolojisine sahip solar şarj kontrol cihazı tasarımı yapılmıştır. Tasarım adımlarında öncelikle sistem gereksinimleri ve proje hedefleri belirlenmiştir. Sonra belirli kabuller çerçevesinde teorik hesaplamalar yapılmıştır. MPPT algoritmaları arasında efektif olarak uygulanabilir yöntem olarak klasik değiştir gözle algoritması yerine çok noktalı değiştir gözle algoritması kullanılmıştır. Güç elektroniği devrelerinde anahtarlama kayıpları incelenmiş ve tasarımda verimi ön planda tutacak şekilde dizayn gerçekleştirilmiştir. Bu çalışma, gelecekte yapılacak olan güneş enerjili elektrikli araçlar için batarya şarjı sistemlerini destekleyecek bir ön çalışma olarakta değerlendirilmiştir.

In this study, solar charge controller MPPT which has amplifier topology has been developed and it is aimed to charge electric batteries and load transportation vehicles by taking support from solar energy in travel and to take longer distance. In this thesis, Lithium Ion (Li-Ion) battery charging characteristics are investigated. At the same time, electrical models of solar panels were examined and Maximum Power Point Tracking (MPPT) algorithms were studied on. Some calculations have been made on Direct Current (DC) - Direct Current (DC) transformer topologies of the electricity and it've been provided that Li-Ion batteries and lead acid batteries can be charged safely and efficiently by using solar panels. A solar charge controller has been designed for making MPPT for charging of Li-Ion batteries and lead-acid batteries with energy that is generated from solar. And this solar charge controller has also a topology converter to charge a high-voltage battery pack from a single-piece solar panel with a low-voltage value converter. In the design steps, firstly, after the system requirements and project objectives were determined, theoretical calculations were made within the framework of certain assumptions. Among MPPT algorithms, as an effective method that can be used, classical change visualization algorithm have been used instead of a multi-point change visual algorithm. The switching losses in power electronics circuits have been examined and the design have been designed with considering efficiency in the foreground. This study have been also evaluated as a preliminary study to support battery charging systems for future solar powered electric vehicles.