Fotovoltaik sistemlerde hata tanı sistemi tasarımı
Designing fault diagnosis system of photovoltaic systems
Yazar: NURİ GÖKMEN
Danışman: DOÇ. DR. ENGİN KARATEPE
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Dünyanın hızla artan enerji talebi, yenilenebilir enerji kaynaklarının verimini arttırmaya yönelik olan çalışmalara büyük önem kazandırmıştır. Bu çalışmada, gelecekte güneşin olduğu her yerde görebileceğimiz fotovoltaik (PV) modüllerin sorunsuz ve kesintisiz olarak çalışmasına devam edebilmesi için, sistemin temel parametreleri izlenerek homojen ve homojen olmayan ışınım koşulları altında çalışabilen yeni hata tanı sistemleri tasarlanmıştır. Bu bağlamda geliştirilen ilk sistemde, ortamın ışınım ve sıcaklığı, bir dizideki PV modül sayısı ve dizinin çıkış gücü giriş parametreleri olarak kullanılmış ve homojen ışınım koşullarında hatalı kısa ve açık devre modül sayısı belirlenebilmiştir. Önerilen ikinci sistemde, PV dizinin çalışma gerilimi ve ortam sıcaklığı bilgileri kullanılarak PV dizideki açık ve kısa devreleri hataları homojen olmayan ışınım koşullarında tanımlanabilmiştir. Deneysel ve simülasyon test sonuçları geliştirilen hata tespit algoritmalarının başarıyla hataları tespit edebildiğini göstermiştir. Bu tez çalışmasında, en az sayıda algılayıcı kullanılarak PV sistemde bir hata olup olmadığını denetleyecek sistemin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Ayrıca, homojen olmayan ışınım koşullarında, PV sistemlerde maksimum güç noktası izleme algoritmaları optimum güç noktasını bulmada hata yapabilmektedirler. Bu durumda sistemden beklenen enerjinin tahmin edilenden daha az çıkması söz konusu olmaktadır. Tezin bu son aşamasında, global maksimum güç noktası takip edebilen yeni bir sistem önerilerek maksimum güç noktası izleyicilerinin sistemdeki toplam hata payındaki oranının azaltılmasına çalışılmıştır. Bu tez çalışması, Erasmus kapsamında İspanya Politècnica de Catalunya Üniversitesi (UPC), Elektronik Mühendisliği Bölümü, Fotovoltaik Sistemler Araştırma Grubu işbirliği ile gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
The world?s rapidly increasing energy demand has forced to focus on improving the efficiency of renewable energy resources. In the future, a significant number of PV systems will be installed not only on the roofs but also wherever sunlight is available. For this reason, the fault diagnostic systems in PV systems are very important to keep a PV system working properly. In this study, new fault diagnostic techniques are proposed for PV systems which allow the detection of faults under uniform and non-uniform irradiance conditions. In the first system, the number of PV modules working in open circuit or short circuit in a string of the PV generator is identified under uniform irradiances. This system has as inputs the irradiance level, the PV modules temperature, the number of PV modules in the string and its output power. In the second system, the number of open and short circuit faults can be detected and discriminate between them and partial shading conditions. This method is based on only the measurement of operating voltage of PV string and ambient temperature. In that manner, the proposed methods take into consideration of the minimum number of sensors to reduce the cost of the system, as one of the main purposes of this study. In the final part of this thesis, a new global maximum power point tracking algorithm is proposed in order to reduce the faults when tracking maximum power due to the multiple maximas under partially shaded conditions. This study is carried out with the cooperation of Photovoltaic System Research Group at Spain in the University of Politècnica de Catalunya (UPC), Electronic Engineering Department within the scope of Erasmus program.