Fotovoltaik güç üretim sistemleri için bulanık mantık tabanlı maksimum güç noktası takip sistemi

Abstract

Artan enerji talebi ve fosil yakıtların zararlı etkileri nedeniyle alternatif enerji kaynaklarının geliştirilmesi yönünde bir eğilim vardır. Yenilenebilir enerji kaynağı olan Güneş enerjisinden elektrik üretimi yöntemlerinden biri de Güneş ışınımını doğrudan elektriğe çeviren fotovoltaik (FV) üreteçlerdir. FV üreteçlerin ürettikleri güç atmosfer koşullarına bağlıdır ve FV üreteçlerin akım-gerilim karakteristikleri doğrusal olmadığından belirli atmosfer koşullarında elde edilebilecek tek bir maksimum güç vardır. Bu nedenle maksimum gücün takibi ve bu güçte çalıştırılmasını sağlayan maksimum güç noktası takip (MGNT) birimi sistemin önemli bir parçasıdır. Bu tezde, bulanık mantık denetleyici (BMD) tabanlı bir MGNT sistemi önerilmiş, modellenmiş, benzetimi yapılmış ve geleneksel değiştir&gözle (D&G) algoritması ile karşılaştırılmıştır. Önerilen sistemin kullanılması, daha hızlı ve daha esnek bir maksimum güç noktası takibi sağlamıştır. Ayrıca önerilen sistem, sürekli durumda daha kararlı bir güç elde edilmesini mümkün kılmıştır. FV dizisi, önerilen MGNT sistemi ile birlikte hem şebekeden bağımsız hem de şebekeye bağlı olarak çalıştırılmıştır. Bunun yanında yedek batarya ünitesi içeren FV sisteminin şebekeden bağımsız uygulamalarda verimli kullanımı için BMD tabanlı MGNT sistemine dayalı güç akış yönetimi önerilmiştir. Bataryanın güç akış yönünün önerilen MGNT sistemine göre belirlenmesiyle sistem etkin bir şekilde çalıştırılmıştır. Yapılan çalışmalar MATLAB/Simulink Simpower benzetim ortamında gerçekleştirilmiştir. Elde edilen bulgular önerilen sistemin avantajlarını vurgulamaktadır. Due to increased energy demand and harmful effects of fossil fuels there is a tendency towards developing alternative energy sources. One of the methods is Photovoltaic (PV) generators which convert Sun radiation to electricity directly from the Sun as a renewable energy source. The power produced by the PV generator depends on atmospheric conditions and there is a unique maximum power at specific atmospheric conditions due to current versus voltage characteristics of PV generators which are nonlinear. Therefore, the Maximum Power Point Tracking (MPPT) unit is a key parameter of the system in that it provides the tracking of maximum power and operation. In this thesis, a Fuzzy Logic Controller (FLC)-based MPPT system is suggested, modeled, simulated, and compared with the traditional Perturb and Observation (P&O) method. Using the proposed system provides faster and softer maximum power point tracking. Furthermore, the system allows more stable power at a steady state case. The PV array was employed with the proposed system in both grid-connected and standalone cases. Additionally, it is proposed that power flow management founded on FLC-based MPPT effectively employs the PV system including the backup battery unit in standalone applications. The system operated effectively via the switching of the backup battery power direction as with the proposed MPPT system. All of the studies were digitally executed on the MATLAB/Simulink Simpower simulation platform. The results highlighted the advantages of the proposed system.