Şebeke bağlantılı FV eviriciler için yüksek gerilim kazançlı çok katmanlı değiştirilmiş Y-kaynaklı DA-DA dönüştürücüsünün tasarımı ve analizi

Son yıllarda yenilenebilir enerji santrallerinin dünya üzerindeki toplam kurulu güç kapasitesi gün geçtikçe artmaktadır. Fotovoltaik (FV) santraller ise yenilenebilir enerji teknolojileri içerisinde hızlı bir şekilde yükselişe geçmiştir. Bu teknolojinin yaygınlaşmasında FV hücrelerdeki gelişmelerin yanı sıra güç elektroniği dönüştürücülerindeki gelişmelerin de büyük katkısı bulunmaktadır. Özellikle evsel uygulamalarda diğer evirici çeşitlerinden ziyade yüksek verimlilikte maksimum güç noktası takibi (MPPT) yeteneğinden dolayı mikro eviricilere ilgi oldukça artmaktadır. Fakat düşük giriş gerilimli FV modüldeki enerjinin şebekeye ya da yüke aktarılması için gerilim yükseltici dönüştürücülere ihtiyaç duyulur. Geleneksel gerilim yükseltici dönüştürücülerin aksine, empedans kaynak ağına sahip DA-DA dönüştürücüler evirici girişi için gerekli gerilim yükseltme işlemini kolayca gerçekleştirebilir. Bu nedenle, empedans kaynaklı dönüştürücüler özellikle düşük gerilimli FV sistemler için giderek daha fazla dikkat çekmektedir. Bu çalışmada, iki aşamalı şebeke bağlantılı FV eviricinin birinci aşaması için çok katmanlı değiştirilmiş Y (çk d-Y) kaynaklı DA-DA dönüştürücü topolojisi geliştirilmiştir. Bu topolojinin tasarım aşamaları detaylı bir şekilde gerçekleştirildikten sonra şebeke bağlantılı ev tipi FV uygulamalar için önerilen bu topolojinin uygunluğu test edilmiştir. Önerilen bu topolojideki çok katmanlı yapı sayesinde diğer geleneksel yüksek gerilim kazançlı Y kaynaklı topolojilere kıyasla anahtarlama elemanları üzerinde daha düşük gerilim ve akım stresi meydana geldiği için daha düşük güç oranına sahip anahtarlama elemanları ve daha düşük hacimli devre bileşenleri seçilmiştir. Ayrıca giriş akım dalgalılığı ve bütün devre bileşenleri üzerindeki akım stresi azaltılmıştır. Önerilen çk d-Y kaynaklı DA-DA dönüştürücü, H köprü eviricinin gerilim yükseltme katmanında kullanılmıştır. Değişen güneş ışınımı ve hücre sıcaklığı koşulları altında önerilen topolojinin dinamik performansı test edilmiş ve stabil güç üretiminin gerçekleştirildiği kanıtlanmıştır. Sistemin güneş verimliliği değiştirme ve gözlemleme (P&O) MPPT algoritması kullanılarak arttırılmıştır. Şebekede aktif güç kontrolünün gerçekleştirilmesi için dış döngü DC link kontrolü ve iç döngü oransal rezonant (PR) akım kontrolü kullanılmıştır. Ayrıca şebekeye enjekte edilen akımdaki harmonik bileşenleri bastırmak için seçici harmonik kompanzatör (HC) kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre önerilen çk-d Y kaynaklı iki aşamalı FV eviricinin çevresel koşulların ani değişiklikleri sırasında bile %5'in altında düşük toplam harmonik bozuluma (THD) sahip bir şekilde şebekeye aktif güç transferi yapmıştır. Sonuç olarak, önerilen iki aşamalı çk-d Y kaynaklı FV eviricinin, FV giriş geriliminin geniş bir aralıkta değiştiği fotovoltaik mikro evirici uygulamaları için iyi bir seçenek olabileceği görülmüştür.