Fotovoltaik üreteç parametrelerinin bilgisayar ile ölçüm ve değerlendirilmesinde kullanılacak bir elektronik düzenin geliştirilmesi
- Global styles
- Apa
- Bibtex
- Chicago Fullnote
- Help
Abstract
T.C. ' EGE ÜNİVERSİTESİ -? < GÜNEŞ ENERJİSİ-ENSTİTÜSÜ ENERJİ TEKNOLOJİSİ ANABİLİN DALI FOTOVOLTAİK ÜRETEÇ PARAMETRELERİNİN BİLGİSAYAR İLE ÖLÇÜM VE DEĞERLENDİRİLMESİNDE KULLANILACAK BİR ELEKTRONİK DÜZENİN GELİŞTİRİLMESİ YÜKSEK LİSANS TEZİ Fatih Bülent BAYAT ÖZET Bu çalışmada bir otonom fotovoltsaik üretecin çıkış bü yüklükleri bilgisayar kontrollü bir ölçme sistemi tarafından ölçülmüştür. Otonom PV jeneratör; güneş pilleri, akümülatör ve invertörden oluşur. Güneş pilleri yarıiletken malzemelerden imal edilirler ve güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüş türürler. Yarıiletkenler, iletkenler ve yalıtkanlardan farklı bir band yapısına sahiptirler. IV. grup elementleri saf yarıiletkenlerdir. Bunların içi ne III. ve V. grup elementler katkılandırılar ak saflıkları bozulur. Katkı 1 andırma ile kristal içinde yük taşıyabilen serbest elektronlar ve elektron boşlukları (delikler) mey dana gelir. Farklı tipte katkılandırılan iki bölge arasında temas yüzeyi oluşturulursa p-n jonksiyon elde edilmiş olur. Bir p-n jonksiyonda elektrik iletimini hem elektronlar hem de delikler sağlar. Güneş pilleri yapı esasıda bu yük taşıyıcılarını hare kete geçirmeye dayanır. Buda foton enerjisini kullanarak olur. Foton enerjisini alan elektronlar iletim bandına geçerlerken, valans bandında boşluklar bırakırlar. Işık altındaki bir p-n kristalin p yüzeyi pozitif,n-yüzey i negatif olarak kutuplanmış olur. Kristalin iki ucu birleştirilirse devreden bir akım akar. Güneş pilleri akım kaynağı karakteristiğindedir. Değişen güneş radyasyonu ile pil kısa devre akımı değiş irken, pil acık devre gerilimi fazla degişmemektedir. Güneş pillerinden elde edilen enerjiyi depolamak için stasyoner akümülatörler (akü) kullanılır.DC/AC invertör ile akü çıkışı şehir cereyanına dönüştürülür.PV jeneratörde temel büyüklükler olan pil ve akü gerilimleri.akımları ile pil yüzey sıcaklığıdır. Çalışmaya konu olan ölçme sistemi ile bu değişkenler ölçülmüştür. ölçme sistemini oluşturan bölümler aşağıda ' kısaca açıklanmıştır. DSensörler ve ADC uyum devreleri: E.ü.G.E.E. de kurulu bulunan PV jeneratördeki solar modülleri oluşturan Arco Solar M65 tipi güneş pillerinin kısa devre akımı 3.26 A dir.9 tane modül paralel bağlandığından toplam kısa devre akımı 29.34 A olmaktadır. (Pillerin yükteki akımı 26.1 A olmaktadır. ) Sistem maksimum yükte iken aküden de yaklaşık olarak 20-25 A lik akım çekilmektedir. Bu yüksek akımı gerilime dönüştürüp okuyabilmek için mohm mertebesinde direne kullanıl mıştır. Bu sayede direne üzerinde ısıya dönüşecek güc oldukça azaltılmıştır. Direnç üzerindeki gerilim op.amp. devreleri ile maksimum akımda 5 V verecek şekilde yükseltilmiştir. PV modül ve akü gerilimlerini ölçmek için herhangi bir dönüştürücü devre elemanı kullanılmamıştır. 30 V civarında olan bu gerilimler yine op.amp. devreleri ile ADC nin giriş gerilimi olan 5V a düşürülmüştür. Sıcaklık sensörü olarak Texas Instruments firmasının ürettiği STP 35B entegresi kullanılmıştır. Sensörün çalışma aralın -40°C ile 125°C arasındadır. Sensör çıkışı 10mV/°K dir.Nonlineerite yaklaşık ±0.5°C kadardır. (-10° C ile 100 °C arasında ). Sensör çıkışı 25°C de 2.982 V a kalibre edilmiş tir. Sensör çıkışı hiçbir zaman 5V dan büyük olamayacağı için araya bir devre yapılmamış, çıkış direk ADC nin giriş kanallarından birine bağlanmıştır. 2)Analog-Dijital Dönüştürücü ve Programlanabilir Çevre Arabirim Devresi: Analog -Dijital Dönüştürücü (ADO, analog gerilimleri dijital forma dönüştürdüğünden sistemin önemli parçalarından biridir. Daha önce bahsedildiği gibi 0-5 V arasındaki çevre büyüklükleriyle orantılı gerilimler ADC nin analog giriş kanallarına uygulanmıştır. Kullanılan ADC 0808 in 8 tane analog girişi vardır. Bu girişler ADC nin adres hattı ile seçili.-?. ADC 0808 oldukça yüksek bir dönüşüm hızına sahiptir. (lOOus).Ancak bize bu kadar hızlı dönüşüm gerekmemektedir. Analog girişlerden okunan gerilim ADC nin Ref (+) ve Ref (-) uçlarına uygulanan gerili me göre 8 bit çıkış verir. Devrede Ref(+)=5 V,Ref(-)=0 V olarak al inmiş tır. Yani ADC çıkışlarında en değersiz bitin XXdeğeri 5/255 V olmaktadır. Olabilecek dönüşüm hatası ise bunun yarısı kadardır -ADC nin;dönüşümü başlat, adresleri tut »çıkışa izin ver gibi kontrolleri ' bilgisayar tarafından yapılmaktadır. ' '. ' Bilgisayarla ADC arasında programlanabilir çevre arabirim devresi kullanılmıştır. 8255 PPI olarak adlandırılan bu entegre devre bilgisayar ile daha rahat haberleşme sağlanmak tadır. Ayrıca ölçme programımda kolaylaştırmaktadır. 8255 PPI nın üç tane 8 bitlik portu vardır. Bunlar giriş veya çıkış olarak çeşitli şekilde çalıştırılabilir. Yaptığımız uygulamada portun biri ADC nin data hattına bağlan mıştır, ikinci portun 3 biti ADC nin adres hattına, üçüncü portun 3 biti de ADC nin kontrolünü yapmaktadır. ölçme sisteminde bu elemanlardan başka adres, data ve kontrol hatlarını tamponlayıp bilgisayarı dış çevreden yalıtan bir kartta (IBM Prototip kartı) bulunmaktadır. Bilgisayarın expension yoluna (bus) takılan bu kartta adres kod çözme işlemide yapılmaktadır. Bu sayede kullanıcı ya 0300H ile 031FH arasında 32 adres bölgesi ayrılmıştır. 3) ölçme Programı: Program basit ve öğretici olması açısından Basic dilinde yazı İmiş tır. Güneş radyasyonunda çok küçük zaman aralıklarında değişim olmamaktadır. Bu nedenle programın çalışma hızı ölçme peryoduna kısıtlama getirmemektedir. Programın çalışması kısaca şöyledir: Programda ilk yapılacak iş, PPI nın port konfigüras- yonunu içeren kontrol kelimesinin ilgili adrese gönderil mesidir. Daha sonra ADC nin ilk analog giriş kanalı seçimi için data hattından bir başka bilginin gönderilmektedir. ADC ye start emri verilerek dönüşümün bitip bitmediği sorulur. Dönüşüm tamamlandı bilgisi alınınca ADC nin çıkışlarına izin verilir. ikili sistemdeki bu sayı PPI vasıtasıyla bilgisayar tarafından okunur. Bu sayı 5/255 ile çarpılarak önce onlu sistemde bir sayıya dönüştürülür. Daha sonra ilgili sensör ve uyum devre sinin dönüşüm katsayısı ile çarpılarak ölçülen fiziksel büyüklüğün gerçek değerine karşılık gelen sayı bulunur. Bundan sonra ADC nin başka bir giriş kafalı seçilerek aynı işlemler tekrarlanır. Okunan değerler ilgili başlık altında zaman ve tarihle birlikte monitörde gözlebilmektedir. Monitör dolunca printer- den verilerin dökümü alınabilmektedir. III T.C. ', EGE ÜNIVERSITÜT ' INSTITÜT FÜR SONNEN ENERGIE EIN COMPUTER GESTEÜRTES MESSWERTERFASSUNGSSYSTEM ZUR BEOBACHTÜNG EINES FOTOVOLTAISCHEN ENERGIEERZEUGERS DIPLOM ARBEIT Fatih Bülent BAYAT ZUSAMMENFASSUNG Bei dieser Arbeit werden die Ausgang grössen eines automn arbeitenden fotovoltaischen Energieerzeugers mittels eines Computer gestreuten Masssystem gemessen. Ein autarker PV Generator besteht aus Solarzellen, Akkumulator und Stromwandler.Die Solarzellen werden aus halbleiter Material produziert.Sie verwandeln die Sonnen- energie in Elektrischeenergie. Halbleiter enthalten eine verschiedene Band Bildung als Leiter und Isolatoren. IV. Elemente Gruppe sind reine Halbleiter. Diese elemente werden mit elemente von I I I. und V. Gruppen dotieret.Mit der Dotierung entstehen in kristali frei elektronen und Defektelektronen. Wenn man zwisohen zwei verschieden dotierten Abschnitt eine Berührungsflâche bildet,enthâlt man einen p-n übergang ±n einem p-n übergang erflogt der Leitungsvorgang durch elektronen und Defektelektronen. Die Solarzellen erzeugt elektrische Energie wenn diese lade trager durche einfallendes licht frei werden. Wahrend Elektronen, die die Fotonenergie arbsorbiert haben in das leitungsband springen, entstehen im Valenzband löcher.Deshalb wird das vom licht bestrahlende p-n kristali an der p-Seite pozitif und an der n-Seite negativ polari- ziert. Wenn man nun die beiden âus seren Kontakten des Kristal les verbindet flieBt durch den entstehenden Kreis ein elektrische Strom. Solarzellen sind strom<juellen. Wahrend der KurzschluB- strom sich mit veranderliches Sonnenstralung stark andert, ândert sich dagegen die leerlaurspannung nicht viel.Zwecks spercherung der erzeugten elektrischen Energie, benutzt man Akkumulatoren. Ausserdem wird ein DC/AC Stromwandler benutzt, urn den Gleichstromausgung des PV-Systems in Wechselstrom zu verwandel. Die Hauptverânderliche im PV Generator sind die Zell- und Akkumulator Spannungen, Strom und Zellflâchen Temperatur. Mit dem Meûsystem.das bei dieser Arbeit entwickelt wurde, werden dieser Parametern gemessen.T.C. ', EGE ÜNIVERSITÜT ' INSTITÜT FÜR SONNEN ENERGIE EIN COMPUTER GESTEÜRTES MESSWERTERFASSUNGSSYSTEM ZUR BEOBACHTÜNG EINES FOTOVOLTAISCHEN ENERGIEERZEUGERS DIPLOM ARBEIT Fatih Bülent BAYAT ZUSAMMENFASSUNG Bei dieser Arbeit werden die Ausgang grössen eines automn arbeitenden fotovoltaischen Energieerzeugers mittels eines Computer gestreuten Masssystem gemessen. Ein autarker PV Generator besteht aus Solarzellen, Akkumulator und Stromwandler.Die Solarzellen werden aus halbleiter Material produziert.Sie verwandeln die Sonnen- energie in Elektrischeenergie. Halbleiter enthalten eine verschiedene Band Bildung als Leiter und Isolatoren. IV. Elemente Gruppe sind reine Halbleiter. Diese elemente werden mit elemente von I I I. und V. Gruppen dotieret.Mit der Dotierung entstehen in kristali frei elektronen und Defektelektronen. Wenn man zwisohen zwei verschieden dotierten Abschnitt eine Berührungsflâche bildet,enthâlt man einen p-n übergang ±n einem p-n übergang erflogt der Leitungsvorgang durch elektronen und Defektelektronen. Die Solarzellen erzeugt elektrische Energie wenn diese lade trager durche einfallendes licht frei werden. Wahrend Elektronen, die die Fotonenergie arbsorbiert haben in das leitungsband springen, entstehen im Valenzband löcher.Deshalb wird das vom licht bestrahlende p-n kristali an der p-Seite pozitif und an der n-Seite negativ polari- ziert. Wenn man nun die beiden âus seren Kontakten des Kristal les verbindet flieBt durch den entstehenden Kreis ein elektrische Strom. Solarzellen sind strom<juellen. Wahrend der KurzschluB- strom sich mit veranderliches Sonnenstralung stark andert, ândert sich dagegen die leerlaurspannung nicht viel.Zwecks spercherung der erzeugten elektrischen Energie, benutzt man Akkumulatoren. Ausserdem wird ein DC/AC Stromwandler benutzt, urn den Gleichstromausgung des PV-Systems in Wechselstrom zu verwandel. Die Hauptverânderliche im PV Generator sind die Zell- und Akkumulator Spannungen, Strom und Zellflâchen Temperatur. Mit dem Meûsystem.das bei dieser Arbeit entwickelt wurde, werden dieser Parametern gemessen.T.C. ', EGE ÜNIVERSITÜT ' INSTITÜT FÜR SONNEN ENERGIE EIN COMPUTER GESTEÜRTES MESSWERTERFASSUNGSSYSTEM ZUR BEOBACHTÜNG EINES FOTOVOLTAISCHEN ENERGIEERZEUGERS DIPLOM ARBEIT Fatih Bülent BAYAT ZUSAMMENFASSUNG Bei dieser Arbeit werden die Ausgang grössen eines automn arbeitenden fotovoltaischen Energieerzeugers mittels eines Computer gestreuten Masssystem gemessen. Ein autarker PV Generator besteht aus Solarzellen, Akkumulator und Stromwandler.Die Solarzellen werden aus halbleiter Material produziert.Sie verwandeln die Sonnen- energie in Elektrischeenergie. Halbleiter enthalten eine verschiedene Band Bildung als Leiter und Isolatoren. IV. Elemente Gruppe sind reine Halbleiter. Diese elemente werden mit elemente von I I I. und V. Gruppen dotieret.Mit der Dotierung entstehen in kristali frei elektronen und Defektelektronen. Wenn man zwisohen zwei verschieden dotierten Abschnitt eine Berührungsflâche bildet,enthâlt man einen p-n übergang ±n einem p-n übergang erflogt der Leitungsvorgang durch elektronen und Defektelektronen. Die Solarzellen erzeugt elektrische Energie wenn diese lade trager durche einfallendes licht frei werden. Wahrend Elektronen, die die Fotonenergie arbsorbiert haben in das leitungsband springen, entstehen im Valenzband löcher.Deshalb wird das vom licht bestrahlende p-n kristali an der p-Seite pozitif und an der n-Seite negativ polari- ziert. Wenn man nun die beiden âus seren Kontakten des Kristal les verbindet flieBt durch den entstehenden Kreis ein elektrische Strom. Solarzellen sind strom<juellen. Wahrend der KurzschluB- strom sich mit veranderliches Sonnenstralung stark andert, ândert sich dagegen die leerlaurspannung nicht viel.Zwecks spercherung der erzeugten elektrischen Energie, benutzt man Akkumulatoren. Ausserdem wird ein DC/AC Stromwandler benutzt, urn den Gleichstromausgung des PV-Systems in Wechselstrom zu verwandel. Die Hauptverânderliche im PV Generator sind die Zell- und Akkumulator Spannungen, Strom und Zellflâchen Temperatur. Mit dem Meûsystem.das bei dieser Arbeit entwickelt wurde, werden dieser Parametern gemessen.
Collections