Fotovoltaik sistemlerde FPGA kullanım

Abstract

Fotovoltaik güç sistemlerinin FPGA ile gerçeklenmesi bu tür sistemlerinverimli ve çevresel değişimlere karşı hızlı tepki verilebilmesini sağlar. Gerçekzamanlı uygulamalar için farklı sistemler kullanılarak çevresel değişikliklerinalgılanması ve değişikliklere uygun bir şekilde Fotovoltaik pilin ürettiği gücünmaksimum bir verimlilikle yüke aktarılmasına çalışılmaktadır. Bu tür tasarımlardafarklı mikrodenetleyiciler ve elektronik ekipmanlar kullanılarak çoğu kez karmaşıktasarımlar gerçekleştirilmeye çalışılmaktadır.FPGA ların esnek programlama yapıları, hız, paralel işlem yapabilme yetenekleribakımından üstündürler. Tekrar düzenlenebilir FPGA programlanması ile özelamaçlı hızlı donanımlar çok geniş uygulamalar için kullanılabilecektir. FPGA'ların,geleneksel işlemcilerin sahip olmadığı hız, güvenlik ve paralel işlem yapabilmeyeteneğine ve ayrıca VLSI teknolojisinin sahip olmadığı tekrar düzenlenebilirlikkabiliyetlerine sahip olması nedeniyle Fotovoltaik güç denetim sistemlerindemaksimum güç noktası takibi için kullanılan algoritmaların gerçeklenmesine olanaksağlayabilmektedir.Bu çalışmanın amacı FPGA kullanarak Fotovoltaik sistemlerin güç denetimindemaksimum güç noktasının takibinde (MPPT) kullanılan algoritmasınıngerçeklenmesidir. Dijital sistem mimarisi, Conductance Incremental Method (?C.I.?)olarak bilinen MPPT algoritmasını gerçeklemek için tasarlanmıştır. PV nin ürettiğiakım ve gerilimler FPGA mimarisi içerisine alınarak VHDL kodlarına adım adımuygulanıp VHDL programının ürettiği yeni referans gerilimleri sisteme uygulayaraksistemin maksimum noktaya ulaşması ve bu noktada kalması sağlanmıştır. PV nin%100 ile % 25 lik farklı ışınım şiddetlerindeki değişimlerde ürettiği gerçekmaksimum güç noktaları ile FPGA'nın yakaladığı maksimum güç noktaları arasındaki bağıl hatalar ise %1,6 ile % 4.03 arasında olmaktadır. Tasarım mimarisi VHDL(Very High Speed Integrated Circuits Hardware Description Language ) dili iletanımlandı.Anahtar Kelimeler: FPGA ( Field Programmable Gate Arrays), Fotovoltaik GüçSistemleri, Maksimum Güç Noktası İzleyicisi, Donanım Tanımlama Dilleri, ParalelProgramlama, Tekrar Düzenlenebilir tasarımlar.

The FPGAs approach for Photovoltaic Power Systemsimplementation provides the flexibility in programmable systems. For the MaximumPower Point Tracking Systems Which are used for the Photovoltaic Power Systemsbased instrument prototype in real time application, conventional specific VLSI chipdesing suffer the limitation in easiness, time and cost.FPGAs have high speed and small size for real time application then the VLSIdesign. In addition the Maximum Power Point Tracking Systems based on FPGAshas fairly achieved with Photovoltaic Power Systems application.The programmability of te configurable FPGAs yields the availability of fast specialpurpose hardware for wide applications. Its programmability, reliability and parallelworking could set the conditions to implement the Maximum Power Point Trackingalgorithms which are used for Photovoltaic Power Systems Control of a scale thatwould not be feasible with conventional processor.The goal of this work is to a hardware implementation of a Maximum Power PointTracking Algorithm which is known Conductance Incremental Method(?C.I.?) usingField Programmable Gate Array (FPGA). The Maximum Power Point values arefixed for operating by FPGA. Relative errors between FPGA?s maximum powerpoints and real maximum power points data are about 0.1,6 - 4,03% for a 100-25 %irradiance interval. A digital system architecture is described using Very High SpeedIntegrated Circuits Hardware Description Language (VHDL).Key words: FPGAs, Photovoltaic Power Systems, Maximum Power Point Tracking,Hardware Description Language, Reconfigurable Designings.