Fotovoltaik panel destekli batarya şarj/deşarj devresi tasarımı ve simülasyonu

Abstract

Batarya şarj/deşarj devrelerinde doğru akıma (DA) ihtiyaç duyulmaktadır. Şebeke bağlantılı devrelerde DA elde etmek için güç dönüştürücüleri kullanılmaktadır. Güç dönüştürücülerde en çok kullanılan dönüştürücü ise alternatif akımın doğru akıma dönüştürüldüğü (AA-DA) devrelerdir. Bu tez çalışmasında, tek fazlı köprüsüz güç faktörü düzeltme devreli ya da fotovoltaik panel destekli yükselten DA-DA dönüştürücü devreli batarya şarj/deşarj devresi tasarımı ve simülasyonu yapılmıştır. İlk olarak ihtiyaç duyulan DA elde etmek ve güç kalitesini iyileştirmek için tek fazlı köprüsüz güç faktörü düzeltme (GFD) devresi kullanılmıştır. Tek fazlı köprüsüz GFD devresinde PQ kontrol metodu önerilmiştir. Önerilen kontrol metodunda ilk olarak aktif ve reaktif güç akım ve gerilim bilgileri kullanılarak hesaplanmaktadır. Daha sonra aktif güç yüksek geçiren filtreden geçirilerek aktif gücün DA bileşeni elde edilmektedir. DA bara gerilim bilgisi kullanılarak Pdc elde edilmektetir. Son olarak referans akım hesaplanmaktadır ve PWM anahtarlama sinyali üretilmektedir. Elde edilen DA sinyali çift yönlü alçaltıcı-yükseltici DA-DA dönüştürücüye verilmektedir. Bu devrede şarj/deşarj blokları ve PI kontroller kullanılarak sabit akım veya sabit gerilimde bataryanın şarj/deşarj işlemi yapılmaktadır. İkinci olarak fotovoltaik panel destekli yükselten DA-DA dönüştürücü devresi maksimum güç noktası izleme (MGNİ) metodlarından değiştir-gözle algoritması kullanılarak kontrol edilmiştr. Değiştir-gözle algoritmasında fotovoltaik panel çıkışındaki akım ve gerilim bilgisi kullanılarak güç hesaplanmakta ve gücün gerilime göre türevi alınarak maksimum güç elde edilmektedir. Elde edilen DA sinyali çift yönlü alçaltıcı-yükseltici DA-DA dönüştürücüye verilmektedir. Bu devrede şarj/deşarj blokları ve PI kontroller kullanılarak sabit akım veya sabit gerilimde bataryanın şarj/deşarj işlemi yapılmaktadır. Batarya şarj/deşarj devrelerinin simülasyon çalışmaları PSIM paket programı kullanılarak yapılmıştır.Anahtar Kelimeler: Tek Fazlı Köprüsüz Yükselten GFD; Fotovoltaik Panel; PQ Kontrol; MGNİ Kontrol; Batarya Şarj/Deşarj

The battery charge/discharge circuits require direct current (DC). Power converters are used to obtain direct current in grid connected circuits. The most commonly used type of power converter is the AC/DC converter circuits. But, these circuits cause power quality disturbance and harmonics in energy systems.In this thesis study, the battery charge/discharge circuit is designed and simulated with the single phase bridgeless boost power factor correction circuit or boost DC-DC converter circuit with the photovoltaic panel. Firstly, a single-phase bridgeless power factor correction circuit was used to obtain the required DC and improve the power quality. The PQ control method is proposed for the single phase bridgeless power factor correction circuit. In the proposed control method, the active and reactive power is calculated from current and voltage measurements. The active power is passed from a high pass filter for obtain the DC component of the active power. Pdc is obtained from the DC bus voltage measurement. Finally, the reference current is calculated from the obtained power values and the PWM switching signal is generated. The obtained DC signal is applied to the bidirectional buck-boost DC-DC converter. The charge/discharge blocks and PI controls are used to this circuit for battery charge/discharge at constant current or constant voltage.Secondly, the boost DC-DC converter circuit with photovoltaic panel was controlled by using perturb&observe algorithm from maximum power point tracking (MPPT) methods. In the perturb & observe algorithm, power is calculated from current and voltage measurement in the output of the photovoltaic panel. The maximum power is obtained by derivative of power according to the voltage. The obtained DC signal is applied to the bidirectional buck-boost DC-DC converter. The charge/discharge blocks and PI controls are used to this circuit for battery charge/discharge at constant current or constant voltage. Simulation studies of battery charge/discharge circuits are implemented by using PSIM package program.Key Words: Single Phase Bridgeless Boost Power Factor Correction; Photovoltaic Panel; PQ Controller; MPPT Control; Battery Charge/Discharge