PDM kontrollü rezonans dönüştürücülü MPPT içeren bir fazlı şebeke etkileşimli eviricinin gerçekleştirilmesi
Implementation of single phase grid connected inverter with PDM controlled resonant converter MPPT
Yazar: AKİF KARAFİL
Danışman: DOÇ. DR. SELİM ÖNCÜ
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, pals yoğunluk modülasyonu (PDM) kontrollü yüksek frekanslı rezonans dönüştürücü ile fotovoltaik (PV) panellerden elde edilen maksimum güç bir fazlı eviriciyle şebekeye aktarılmaktadır. Sistemde yer alan rezonans dönüştürücü ve bir fazlı evirici devrelerinin analizi, tasarımı, benzetimi ve uygulaması gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan rezonans dönüştürücü, PDM kontrol yöntemi ile farklı güneş ışınım koşulları için rezonans frekansında çalıştırılarak maksimum güç noktası takibi (MPPT) yapılmaktadır. Rezonans frekansında uygun anahtarlama koşulları sürekli takip edilip yumuşak anahtarlama sağlanarak anahtarlama kayıpları azaltılmaktadır. PV simülatör kullanılarak 600 W'lık sistemde MPPT dönüştürücüsü 100 kHz üzerinde çalıştırılarak deneysel sonuçlar alınmıştır. İlk olarak, PV sistemin her güç noktasında faz kilitlemeli döngü (PLL) tekniği kullanılarak sıfır akım anahtarlama (ZCS) koşulları sağlanmış olup güç takibinin yapılabilmesi için PDM ile kontrol edilen izoleli tam köprü seri rezonans DA-DA güç dönüştürücünün uygulaması gerçekleştirilmiştir. PV panellerdeki maksimum gücün takip edilebilmesi için değiştir-gözle (P&O) algoritması kullanılmıştır. 

PV panellerden elde edilen maksimum güç LCL filtreli evirici ile bir fazlı şebekeye aktarılmaktadır. Bir fazlı şebeke etkileşimli eviricinin kontrolünde basit olması sebebiyle endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılan oransal integral (PI) denetleyici tercih edilmiştir. Hem rezonans dönüştürücü hem de bir fazlı şebeke etkileşimli evirici tek bir dijital sinyal işlemcisi (DSP) üzerinden kontrol edilmiştir. Böylelikle maliyet ve sistem karmaşıklığı azaltılır.

Abstract:
In this study, the maximum power obtained from photovoltaic (PV) panels by pulse density modulation (PDM) controlled high frequency resonant converter was transferred to the grid by a single phase inverter. The resonant converter and the single phase inverter circuits used in the system were analyzed, designed, simulated and implemented. The designed resonant converter was operated at resonant frequency for different solar radiation conditions using PDM control method, and therefore the maximum power point was tracked (MPPT). Soft switching was achieved by continuously tracking the appropriate switching conditions at the resonant frequency, which reduced the switching losses. In the 600 W power system, MPPT converter operated over 100 kHz using a PV simulator and therefore the experimental results were obtained. Firstly, zero current switching (ZCS) conditions were achieved by using phase locked loop (PLL) technique at each power point of the PV system and the application of an isolated full bridge series resonant DC-DC power converter controlled by PDM was carried out to track the power. The maximum power tracking in the PV panels was achieved using the perturb and observe (P&O) algorithm. 

The maximum power obtained from the PV panels was transferred to the single phase grid by a LCL filter inverter. Proportional integral (PI) controller, which is used widely in industrial applications due to its simplicity, was preferred in the control of single phase grid connected inverter. Both the resonant converter and the single phase grid connected inverter were controlled by a single digital signal processor (DSP). Thus, cost and system complexity were reduced.