Alternatif bir fotovoltaik panel (PV) modelinin santrifüj su pompa sistemlerine uygulanması ve performans gelişimine yönelik yaklaşımlar

Abstract

Bu çalışmada, fotovoltaik güneş paneli (PV) performans tanımlamalarında yaygın olarak kullanılan tek diyot modeline alternatif bir model verilmektedir. Bu model ile, sadece PV etiketlerinde standart test koşullan (STC) için verilen değerler kullanılarak, farklı ışınım şiddetlerindeki akım-gerilim (I-V) değişimleri tahmin edilmektedir. PV çıkış karakteristikleri doğrusal olmamasına rağmen, bir R yükündeki PV cevapları, alternatif modele dayanan doğrusal bir yaklaşım ile doğrudan belirlenebilir. Ayrıca, önerilen PV modeli, gerçek bir doğru akım (DA) motorlu santrifüj su pompa sistemi üzerinde test edilmektedir. Tanımlanan motor- pompa modeli de test çalışmasında kullanılmaktadır. Sistemin model tahminleri ile güneş altındaki verileri arasındaki bağıl hatalar, geniş bir ışınım aralığında ortalama %l-3 dolaylarındadır. Alternatif PV modelini içeren pompa sistemleri, MATLAB-Simulink'de tanımlanmaktadır. Analiz sonuçlarına göre, doğrudan bağlantılı (PV- DA motor) sistemlerde, geniş bir ışınım aralığında sabit mıknatıslı DA motorların birim performansları diğer tip motorlarınkine göre daha yüksektir. Değişen ışınımlarda PV- motor arasındaki maksimum güç uyumu için maksimum güç izleme devreleri performans gelişimi sağlamaktadır. Ek bir kontrol devresi kullanmadan, yapısal özelliğiyle PV maksimum noktalarım izleyebilen bir sistem yaklaşımı önerilmektedir. Önerilen sistem, verilen bir PV boyutu için motor yapılandırılmasına dayanmaktadır. Işınımla değişen PV çıkışlarına göre, motorun alan akısı, maksimum güç izlemeye uygun olarak, kendiliğinden değişmektedir. Çalışmalar, Siemens SM 55 PV ve santrifüj pompa yükleri üzerinde yapılmaktadır.Anahtar Kelimeler: Güneş pili, fotovoltaik pompa sistemi, doğal izleme

In this study, a model is presented as an alternative to the single exponent diode model commonly used for photovoltaic panel (PV) performance definations. With this model, current -voltage (I-V) curves are estimated at different irradiance levels using by only label values given for standart test conditions (STC). Moreover, altought PV output characteristics are non-linear, PV responses can be directly defined at a given load R by a linear approach based on the alternative model. The proposed model is tested on real water pumping system with direct current (DA) motor-centrifugal pump. Defined motor -pump model is used on the test study. The relative errors between the system model predictions and real data under The Sun are about 1-3% for a broad irradiance level interval. The pumping systems incorporating the alternative PV model are carried into the MATLAB-Simulink environment. According to analysis results, unit performances of permanent magnet DA motors are higher than those of other DA motors for direct coupled (PV-DA motor) systems in a wide irradiance interval. In changing irradiance, to attain maximum power matching between PV and motor, the maximum power tracker circuits improve the system performance. Without any contol device, a system approach is proposed which naturally tracts PV maximum power points. For a given PV dimension, the proposed system is based on motor specification. Accorting to PV outputs versus irradiance, motor field flux self changes suitably to tract PV maximum power points. Overall the studies are done on Siemens SM 55 PV and centrifugal pumpsSolar cell, photovoltaic pumping system, natural tracking