Yenilenebilir enerji sistemleri için şebeke bağlantılı yüksek verimli evirici tasarımı

Abstract

Günümüzde gelişen sanayi ve artan nüfus ile birlikte enerji tüketimi giderek artmaktadır. Bu enerji talebinin artmasıyla sınırlı miktarda bulunan fosil yakıt rezervleri azalmakta ve bu yakıtların kullanımından kaynaklanan çeşitli atıklar çevreye zarar vermektedir. Bu nedenle rüzgar enerjisi ve fotovoltaik enerji gibi yenilenebilir, temiz enerji kaynaklı sistemlere olan ilgi giderek artmaktadır. Bu tür sistemlerde yenilenebilir enerji kaynağından alınan DA enerjinin AA'ya çevrilmesinde eviriciler kullanılır. Kullanılan eviriciler çeşitli yapılarda olup şebeke bağlantılı eviriciler, akü gibi enerji depolama elemanlarının yüksek maliyetleri nedeniyle daha sık tercih edilirler. Günümüze kadar olan çalışmalarda evirici verimleri giderek artmakta ve eviricilerdeki verim ön plana çıkmaktadır. Bu çalışmada yenilenebilir enerji sistemlerinde kullanılabilecek, şebeke bağlantılı ve yüksek verimli bir eviricinin gerçekleştirilmesi hedeflenerek, bu tip sistemlerin gelişmesine ve yaygınlaşmasına katkıda bulunmak amaçlanmıştır. Bu doğrultuda çeşitli evirici topolojileri incelenerek günümüzde popüler olan AT-NPC tipi eviricinin şebeke bağlantılı tasarımı yapılmış, ardından bu tasarım deneysel olarak gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmadan alınan sonuçlarda eviricinin yüksek verimlerde ve şebeke bağlantılı olarak çalıştığı görülmüştür.

Nowadays, with population growing and industry development, energy consumption is increasing and consequently, limited fossil fuel reserves which have serious and environmental concerns are depleted. Because of these reasons, the interest for clean and renewable energy sources, such as wind and photovoltaic, is growing. To utilize these energies, inverters are used to convert from DC form to AC form. Inverters are used in variety of structures, but grid-connected inverters are often preferred because of the cost of energy storage such as batteries. While the studies on inverters have increased recently, the efficiency of inverters has become matter of interest and been increased. In this study, implementation of grid-connected, highly efficient inverter for renewable energy systems are aimed. With these objectives, it is intended to contribute the development and expansion of renewable energy systems. In light of these objectives, variety of inverter topologies is examined and the popular type AT-NPC for grid-connected operation is designed and experimentally performed. The experimental results show that the inverter works with high efficiency and is well synchronized with the utility grid.