PV sistemlerde anlık bobin akımının analizi ile yeni bir maksimum güç noktası izleme yöntemi ve uygulaması

Son yıllarda dünyada giderek artan teknolojik gelişmeler ve sanayi üretimine bağlı olarak enerji tüketimi de artmaktadır. Artan enerji talebi karşısında alternatif ve sürdürülebilir enerji kaynaklarının kullanımı da önem kazanmaktadır. Özellikle fosil yakıtların kullanım kapasitelerinin kısıtlı olması ve kullanımı sonucu olumsuz çevresel etkilerin oluşması, yenilenebilir enerji kaynaklarına olan talebi arttırmıştır. Güneş enerjisi, kaynağının sınırsız olması ve olumsuz çevresel etkilerinin oldukça az olması gibi avantajları sayesinde, günümüzde yaygın olarak kullanılan yenilenebilir enerji kaynaklarından biridir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının potansiyelleri atmosferik koşullara bağlı olarak değiştiğinden kontrol edilmesi ve verimli kullanımı oldukça önemlidir. Özellikle güneş paneli sistemlerinde sıcaklık, ışınım, nem gibi ortam koşulları çalışma verimini doğrudan etkilemektedir. Dünya üzerinde belli alanlarda güneşlenme süresi her ne kadar istatiksel olarak belli olsa da anlık değişimler güneş paneli sitemlerinin çıkış gücünü oldukça fazla etkilemektedir. Güneş paneli sistemlerinde, ortam koşullarında mümkün olan en yüksek gücü elde etmek için Maksimum Güç Noktası İzleme (MGNİ) sistemleri geliştirilmiştir. Bu tez çalışmasında da değişen çalışma ortamı koşulları altında güneş paneli sisteminden mümkün olan en yüksek gücün elde edilmesi için bir MGNİ yöntemi geliştirilmiştir. Geliştirilen yöntem de maksimum güç noktası (MGN) tespiti panelin çalışma akım ve geriliminin anlık ölçüm verileri ile yapılmaktadır. Tasarlanan MGNİ sistemini literatürdeki mevcut ölçüme dayalı yöntemlerden ayıran özelliği fotovoltaik (PV) panel I-V değerleri ölçümünün bobin akımının anlık değişiminin analizi ile yapılmasıdır. Bu çalışma kapsamında geliştirilen sistem 40 W'lık bir güneş paneli, STMF32F407 kontrolcü, güç dönüştürücü devre ve yük bileşenlerinden oluşmaktadır. Sistemin güç dönüştürücü kısmında; panel gücüne uygun olarak basit yapılı ve bobin ile ölçüm yönteminin uygulanmasına elverişli bir interleaved boost dönüştürcü tercih edilmiştir. Geliştirilen MGNİ yöntemi ölçüme dayalı olduğundan PV panel akım ve gerilimi anlık olarak ölçülerek, PV panel gücü takip edilmektedir. PV panel gücünde %5'lik bir değişim olması durumunda PV panel I-V değerleri ölçülerek yeni MGN tespit edilir. Bu MGN'na uygun olarak devrenin anahtarlama frekansı belirlenir. Anahtarlama frekansı tespit edilen MGN'na uygun olarak değişirken, anahtar görev oranları sabit 0.5 olarak kalmaktadır. Geliştirilen yöntemin MGN tespitindeki doğruluk oranı deneysel çalışma ile kontrol edilmiştir. Deneysel çalışmada ışınım miktarı kademeli olarak değiştirilerek sistemin tespit ettiği MGN ile olması gereken MGN karşılaştırılmıştır. Sistemin bulduğu ve olması gereken güç değerleri birbirine oldukça yakın olup ve yöntemin doğruluğu %96.4 olarak hesap edilmiştir. Geliştirilen yöntemde, MGN hesaplama veya varsayım sonucu yaklaşık olarak değil, ölçüm sonucu direkt olarak elde edildiğinden yüksek doğruluk ile MGNİ sağlanmaktadır. Ayrıca, geliştirilen yöntemin devre tasarımı ve kontrol algoritması oldukça sade ve kolay uygulanabilir yapıdadır.