Termoelektrik jeneratörler için bulanık kontrol yöntemi tabanlı maksimum güç noktası izleyici algoritması

Günümüzde dünya nüfusunun artması sebebiyle doğan enerji ihtiyacını karşılamak ve enerjiyi verimli kullanmak için alternatif çözümler aranmaktadır. Termoelektrik jeneratörler (TEG) atık ısıyı elektrik enerjisine çevirerek sürdürülebilir enerji çözümünün parçasıdır. Ancak verimlilikleri düşük olduğundan hem en iyi verim ile çalıştırılabilmesi hem de güç regülasyonu için maksimum güç noktası takibi (MPPT) algoritmasının DC-DC konvertörler ile kullanılması gerekir. TEG'ler yapısı gereği ürettiği enerji sıcaklık farkına bağlı olduğundan sıcaklık değişimleri güç çıkışlarını etkilemektedir. Bu sebeple güç regülasyonu için DC-DC çeviricilere ihtiyaç duyarlar. Güç regülasyonu ve MPPT uygulamalarında akım, gerilim ve güç takibi yapılmaktadır. Bu çalışmada, TEG'in MPPT uygulaması için bulanık mantık kontrol (FLC) yöntemi kullanılmış ve temel MPPT algoritması olan karıştır ve gözlemle (P&O) algoritması ile performansı karşılaştırılmıştır. TEG'den çıkan değişken gerilim, tasarlanan senkron DC-DC yükselten çevirici ile artırılarak bataryaların şarj edebileceği 26,8 V değerine çıkartılmıştır. Bunun için DC-DC yükselten çeviricinin tasarımı LTspice programında tasarlanıp analiz edilmiş ve KiCAD programında baskı devre kartı (PCB) tasarımı yapılarak prototipi gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan sistemin simülasyonları Kyroterm TGM-199-1.4-0.8 TEG modülünün modeli kullanılarak MATLAB/Simulink ortamında test edilmiştir. Simülasyonda kullanılan TEG modeline sistem için tasarlanan senkron DC-DC yükselten çevirici eklenerek bu çeviricinin çıkışına birim zaman içerisinde değişen yük direnci eklenmiştir. Tasarlanan simülasyon modeli ile FLC yöntemi ve P&O algoritması başarılı bir şekilde çalıştırılmıştır. Sistemin deneysel kurulumunda TEG ile batarya arasına senkron FLC MPPT algoritmalı yükselten DC-DC çevirici eklenmiştir. Bataryaya üç adet yük tasarımları ve prototipleri gerçekleştirilen DC-DC alçaltan çevirici kullanılarak sistem çalıştırılmıştır. Kurulan senkron DC-DC yükselten çevirici hem P&O hem de FLC MPPT algoritmaları ile çalıştırılmıştır. FLC MPPT algoritmalı senkron DC-DC yükselten çevirici %95'e varan verimlik ile çalıştırılmıştır.