Bina entegreli fotovoltaik sistemlerde farklı maksimum güç noktası izleme mimarilerinin enerji üretim performanslarının parçalı gölgelenme durumları için incelenmesi
Analyzes of energy generation performances of different maximum power point tracking architectures in building integrated photovoltaic systems for partial shading cases
Yazar: TUĞBA DURMUŞ
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA ENGİN BAŞOĞLU
Gümüşhane Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy
Dizin: Fotovoltaik piller = Photovoltaic cells ; Güneş pilleri = Solar cells

Özet:
Fosil yakıtların azalmasıyla birlikte yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi artmaktadır. Fotovoltaik (FV) sistemlerden üretilen elektrik enerjisi ortam sıcaklığına, güneş ışınımına ve gölgelenme vb. gibi etkenlere bağlı olarak değişmektedir. FV sistemlerde verimi artırabilmek için sistemin maksimum güç noktasında (MGN) çalıştığına dikkat edilmelidir. Bu tez çalışmasında bina entegreli FV (BEFV) sistemlerde aşırı düzeyde oluşan parçalı gölgelenme durumları için farklı maksimum güç noktası izleme (MGNİ) mimarilerinin performansı incelenmiştir. MGNİ yöntemi olarak değiştir gözle (D&G) algoritması kullanılmıştır. MATLAB/SIMULINK'de gerçekleştirilen simülasyon çalışmalarında parçalı gölgelenme durumunda merkezi, modül tabanlı, alt-modül tabanlı MGNİ gerçekleştirilmiştir. Merkezi MGNİ mimari simülasyon çalışmasında parçalı gölgelenme durumunda FV sistemin P-V eğrisinde birden fazla MGN oluşmuştur. D&G algoritması bazı durumlarda yerel MGN'de takılı kalmış ve FV sistem daha az güç üretmiştir. Modül tabanlı MGNİ mimarisinde ise her  FV modülde MGNİ bağımsız gerçekleştirilmiştir. Bu mimaride merkezi MGNİ mimarisini göre daha büyük güç üretilmiştir. Ayrıca modül P-V eğrisinde bir MGN oluşmuştur. Alt modül MGNİ mimarisinde ise her bir FV modülde üç alt-modül olacak şekilde tasarım yapılmış ve tüm alt-modüllerde MGNİ bağımsız bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Alt-modül tabanlı MGNİ'de modül düzeyindeki MGNİ'ye daha hassas MGNİ gerçekleştirilmişse de, DA-DA dönüştürücü sayısı ve kontrol zorluğu artmıştır. Bungalov tipi bir yapının çatısına entegre edilen FV modüller için gerçekleştirilen farklı MGNİ mimarileri için üretilen güç en fazla alt-modül tabanlı MGNİ'de en düşük güç ise merkezi MGNİ'de elde edilmiştir.
Çalışmanın devamında tarama yöntemi ile merkezi ve modül tabanlı MGNİ mimaride normal şartlarda fotovoltaik sistemin çalışması incelenmiştir. Sonucunda verim merkezi MGNİ mimarisinde %93.94 ve modül tabanlı MGNİ mimarisinde %94.32 olarak hesaplanmıştır.

Abstract:
With the decline of fossil fuels, interest in renewable energy is increasing. Electricity generation, temperature, shading, etc. for photovoltaic (PV) systems. affected by factors. In order to increase efficiency in PV systems, it should be noted that the system operates at the maximum power point (MPP). Perturb and Observe (P&O) algorithm was used as the MPP tracking (MPPT) method. Simulation studies in MATLAB/SIMULINK include central, module-based and sub-module-based MPPT for partial shading. In the case of partial shading in the central MPPT architectural simulation study, more than one MPP occurred in the P-V curve of the PV system. The P&O algorithm remained in the local MPP in some cases and the PV system produced less power. The module-based MPPT operates independently on each PV module, providing more power and a single MPP in the module's P-V curve. In the submodule MPPT architecture, each PV module is designed to have three submodules, and all submodules are designed independently. Although more sensitive MPPT to module-level MPPT has been realized in submodule-based MPPT, the number of DC-DC converters and control difficulty have increased. For the PV modules integrated on the roof of a bungalow type building, the power produced for different MPPT architectures was obtained in the sub-module-based MPPT, while the lowest power was obtained in the central MPPT.
The study continued by examining the PV system's operation under normal conditions using central and module-based MPPT architecture with the scanning method. The results showed 93.94% efficiency for central MPPT architecture and 94.32% for module-based MPPT architecture.