Yenilenebilir Enerji Tabanlı Şebekeden Bağımsız Akıllı Enerji Sisteminin Tasarım ve Denetimi

Tüm dünyada olduğu gibi ülkemizde de artan enerji ihtiyacının tükenir ve oldukça fazla çevresel olumsuz etikleri bulunan fosil tabanlı enerji kaynakları tarafından karşılanma oranı giderek azalmaktadır. Buna karşın, enerji depolama sistemleri destekli geliştirilen birliktelikler ile YEK'lerin kullanım yaygınlığı da giderek artmaktadır. Bu tez çalışmasının amacı gerek coğrafi ve fiziki şartlar gerekse ekonomik nedenlerden dolayı ihtiyaç duyulabilecek YEK tabanlı, şebekeden bağımsız, enerji depolama sistemleri ile desteklenen, bir enerji sisteminin tasarlanması ve bu enerji sisteminin, gömülü kod üretimi yöntemi ile geliştirilen akıllı algoritmalar kullanılarak denetiminin sağlanmasıdır. Bu amaç doğrultusunda, bir şebekeden bağımsız DC enerji yönetim sisteminin tasarımı, benzetimi ve uygulaması gerçekleştirilmiştir. YEK tabanlı enerji yönetim sistemi; PV paneller tercih edilerek oluşturulmuş bir enerji üretimi birimi, bataryalar tercih edilerek oluşturulmuş bir enerji depolama ve destek birimi ve yük biriminden meydana gelmektedir. Gerek bu birimlerin iç denetimleri gerekse bu birimler arasındaki enerji akışı ve yük talebinin kararlı ve sürekli bir şekilde karşılanmasının sağlanabilmesi için güç devreleri ve denetleme algoritmaları geliştirilmiştir. Bu güç devreleri ve denetleme algoritmaları, enerji üretimi birimi için PV panellerin MGNT denetimini gerçekleştirirken enerji depolama ve destek birimi için ise şarj veya deşarj denetimlerini gerçekleştirmektedir. Tüm bu denetimler için bulanık mantık ve bulanık mantık PID denetleyicili olmak üzere iki farklı denetleme algoritması geliştirilmiştir. Birimler arasındaki enerji akışı için kilit rol oynayan bataryaların SoC verisinin belirlenebilmesi için de ayrıca bir algoritma geliştirilmiştir. Tasarlanan enerji yönetim sistemi için gerekli akım ve gerilim değerlerinin elde edilebilmesi için kullanılan ADC örnekleme frekansı ve denetim için kullanılan DC-DC dönüştürücülerin anahtarlama frekansı 10 KHz olarak belirlenmiştir. Enerji yönetim sisteminin benzetim çalışmaları için PSIM yazılımı, uygulama çalışmaları için ise Texas Instruments firmasının ürettiği TMS320F28335 sayısal sinyal işlemcisi kullanılmıştır. Bu tez çalışması kapsamında geliştirilen YEK tabanlı enerji yönetim sisteminde, enerji üretimi, enerji depolama ve destek birimleri ve sisteme bağlanacak yük(ler)in farklı durumları için yedi farklı sistem çalışma durumu belirlenmiştir. Gerek sistemin gereksinimleri doğrultusunda anlık çalışma durumlarının değişimi gerekse ilgili çalışma durumunun gereksinimleri doğrultusunda DC-DC dönüştürücülerin anahtarlama sinyallerinin denetimi, geliştirilen denetim algoritmaları tarafından otonom olarak gerçekleştirilmiştir.