Termoelektrik jeneratörler için eğri çıkarımlı ve ANFIS tabanlı MPPT geliştirilmesi

Sürdürülebilir bir kalkınma için enerjinin yenilenebilir kaynaklardan ve yüksek verimlilikle çevreci teknolojilerle üretilmesi gerekmektedir. Bu kapsamda, doğrudan enerji dönüşümü yapan sistemlerin geliştirilmesi ile enerji dönüşüm kayıpları azaltılabileceği gibi sistemler daha basit yapılara indirgenebilecektir. Termoelektrik jeneratörler (TEJ) atık ısılardan doğrudan elektrik enerjisi üretimi sağlayarak enerji verimliliğine katkıda bulunurlar. TEJ'in ürettiği gücün maksimum seviyede yüke aktarılabilmesi için TEJ'in iç direnci ile yük direnci eşit olmalıdır. Bu eşitlik her zaman mümkün olmadığından dolayı TEJ iç direnci ile yük arasındaki uyumu sağlamak üzere çeşitli maksimum güç noktası izleyici (MPPT) yöntemleri uygulanır. Bu çalışmada, TEJ'in maksimum güç noktasını (MPP) belirlemek ve izlemek için geleneksel değiştir ve izle (P&O) yöntemi üzerinden geliştirilen eğri çıkarımlı ve ANFIS tabanlı MPPT algoritması (EÇ – ANFIS) önerilmiştir. Önerilen MPPT tasarımının performansı, farklı termal ve elektriksel çalışma koşulları altında MATLAB simülasyon çalışmasıyla doğrulanarak, sonuçlar geleneksel P&O tabanlı MPP izleyici ile karşılaştırılmıştır. Önerilen yöntemde, MPP'nin bulunması ve MPP çevresinde kararlı bir çıktının korunması için TEJ'in güç – gerilim eğrisine ait matematiksel fonksiyonu çıkarılarak MPP'si doğrudan bulunmuş, DA – DA dönüştürücüsünün görev döngüsü ANFIS vasıtasıyla değiştirilerek izlenmiştir. TEJ'in anlık çalışma koşuluna özgü güç – gerilim fonksiyonu üzerinden MPP'si ve çalışma noktasının MPP'ye olan uzaklığı (hata) matematiksel olarak tek seferde ve net bir şekilde tespit edilmiştir. Hatanın büyüklüğü ve değişim hızına göre ANFIS tarafından pertürbasyon adımının genişliği ayarlanmıştır. Pertürbasyon adım büyüklüğünün değişken olması MPP'nin hızlı bir şekilde yakalanmasını ve kalıcı durum salınımının sıfırlanmasını sağlamıştır. Yapılan denemelerde önerilen sistemin 2 ila 5 adım arasında hızlı bir şekilde MPP'ye ulaştığı ve MPP'ye ulaştıktan sonra kalıcı durum salınımının sıfırlandığı görülmüştür. Önerilen yöntem, geleneksel P&O yöntemine göre herhangi bir ilave donanım gerektirmeden sadece yazılımsal değişiklikle artırılmış MPPT kabiliyeti sunmuştur. MPPT tekniğinden istenen hızlı takip ve kalıcı durum hatasının minimum seviyeye indirilmesi gereksinimleri karşılanmıştır.