Karma enerji sistemi için paralel bağlı azaltan-artıran (buck-boost) çevirici tasarımı ve denetimi

Abstract

Rüzgâr, güneş ve diğer enerji kaynaklarının birlikte kullanılmaları tek başına kullanılmalarına göre daha karmaşık bir yapıya sahiptir. Bu tür sistemlerde her iki enerji kaynağının eşzamanlı olarak kullanılması ve bu kaynaklardan elde edilecek enerjileri düzenlemek ya da depolamak çeşitli sorunları beraberinde getirmektedir. Rüzgâr ve güneşten elde edilen elektrik enerjisinin hem kullanılabilmesi hem de depolanabilmesi için kullanılan güç elektroniği devrelerinde anahtarlama frekanslarının çok büyük olması sistemin kontrolünü zorlaştırmakta ve anahtarlama kayıplarına yol açmaktadır. Sistem kontrolünü kolaylaştırmak için dijital sinyal işleme (DSP) tabanlı PI, kayan kip ya da bulanık mantık gibi kontrol yöntemlerinin kullanılması gerekir. Anahtarlama kayıplarını azaltmanın bir yöntemi de paralel bağlama yöntemidir. Bu tez çalışmasında güneş ve rüzgâr gibi iki yenilenebilir enerji kaynağından elde edilen enerjilerinin kullanılması ve artan kısmının depolanmasını esas alan bir sistem tasarlanmış ve ortaya konmuştur. Burada güneş ve rüzgardan elde edilen gerilimin istenen değerden yüksek ya da düşük olabileceği göz önüne alınarak Azaltan-Artıran (Buck-Boost) çeviriciler, bunların paralel bağlanmaları ve denetimleri konuları üzerine yoğunlaşılmıştır. Bu kapsamda akım ve gerilim okuma devreleri, MOSFET sürücü devresi ve en iyi verimde çalışacak paralel bir azaltan-arttıran çevirici tasarımı gerçekleştirilmiştir. Wind, solar and the other energy sources have very complex structure when they are exploited simultaneously compared to when those are used individually. In such systems, when more than one energy sources are used concurrently some problems may be experienced in transforming the produced energy into another form and storing it. Power electronic circuits are implemented to use and store the electrical energy generated from the wind and solar energy. The amplitude of switching frequencies in these circuits both complicates the control of the system and give rise to switching losses. In order to simplify the control of the system, it is necessary to use DSP based PI, Sliding Mode, and Fuzzy Logic control methods. Another method to reduce the switching losses is parallel connection. Nevertheless, the control gets difficult in this situation. It has been considered to store and use the energy in super capacitors instead of conventional methods. In this dissertation study, a system that converts the sunlight and wind to electrical energy and store was devised and realized. Deviations from required voltage level were taken into account, and the studies were focused on buck boost converter and their parallel connection and controlling of the system. In addition, current and voltage measurement circuits for DSP, MOSFET driver circuit, and a parallel connected buck-boost converter that works at optimum performance were realized.