1 kW değerinde asenkron motor besleyen bir stand-alone PV sistemin dijital kompanzasyon yolu ile optimizasyonu
Optimization of a stand-alone PV system feeding a 1kW value asynchronous motor by digital compensation way
Yazar: ALTAN KALAY
Danışman: DOÇ. DR. KORAY ÜLGEN
Ege Üniversitesi / Güneş Enerjisi Enstitüsü / Güneş Enerjisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy
Dizin: Elektrik motorları = Electric motors ; Endüksiyon motorları =   ; Fotovoltaik = Photovoltaic ; Fotovoltaik enerji = Photovoltaic energy ; Fotovoltaik piller = Photovoltaic cells ; Fotovoltaik pompalar = Photovoltaic pumps ; Fotovoltaik sistemler = Photovoltaic systems ; Fotovoltaik özellikler = Photovoltaic properties ; Reaktif güç kompanzasyonu = Reactive power compensation ; Reaktif güç optimizasyonu = Reactive power optimization

Özet:
Bu çalışmada, şebeke bağlantısız olarak çalışan, su pompası gibi endüktif karakterli yükleri besleyen bir PV sistemin reaktif güç kompanzasyonu kontrolü yapılarak sistemde performans optimizasyonu elde edilmeye yönelik bir çalışma yürütülmüştür. Endüktif karakterli olan elektrik motoru gibi yükler enerji kaynağından reaktif güç talebinde bulunurlar. Reaktif güç, işe dönüşmediği gibi, sistem donanımları üzerinde fazladan termal enerji açığa çıkarır. Reaktif güç kompanzasyonu ile güç katsayısı kontrolü gerçekleştirilerek reaktif gücün minimumda tutulması sağlanır. Kompanzasyon işlemi, elektrik sistemlerinde meydana gelen ve işe yaramayan reaktif gücün azaltılması işlemidir. 
Çalışmaya esas sistem, standart bir stand- alone PV sisteme elektriksel olarak ek ünitelerin (kondansatör grubu vb.) bağlanması ve geliştirilmesi ile oluşturulmuştur. Sistem optimizasyonu açısından, çalışmaya esas sistem bileşenlerinin en küçük yapı taşına kadar matematiksel modellemeleri gerçekleştirilmiştir. Bunun yanı sıra, MATLAB kodları ve Simulink dinamik modellemeleri üzerinden performans simülasyonları yapılmıştır. Ek olarak, deneysel düzenekten elde edilen gerçek zamanlı veriler ile benzetim esaslı performans verileri karşılaştırılmıştır. 
Çalışma sonucunda, reaktif güç azaltılarak, sistemdeki akım taşıma kapasitesi artırılmış, akım azaldığı için termal enerjide bir düşüş elde edilmiş, dolayısıyla genel bir performans optimizasyonu sağlanmıştır. Başka bir deyişle, sistemin aynı gücü ve enerjiyi daha düşük akımlarla elde etmesi sağlanmıştır. Sistemin üzerindeki akım, ısı gibi yüklerin azaltılmasının, sistem ömrünün uzatmasının, verimini artırmasının yanı sıra orta ve uzun vadede finansal açıdan da kazanç sağlayacağı açıktır.

Abstract:
In this study, Reactive Power Compensation (RPC) of micro-scale stand-alone PV systems that feed inductive loads such as water pump is performed to achieve the system's overall performance optimization. Loads such as an electric motor with inductive character also demand Reactive power from the energy source. Reactive power is never converted into useful energy but release extra thermal energy on system hardware. RPC and power factor control are performed to keep reactive power at a minimum. 
In the study, the system's current-carrying capacity was increased, thermal energy was reduced, and as a result, general performance optimization was achieved by this compensation process. The primary operating system was created by connecting and developing additional units (Capacitor group, etc.) electrically to a standard stand-alone PV system. In overall system optimization, mathematical models of the designed system components up to the smallest building blocks have been realized. Besides, performance simulations have been made using the developed MATLAB codes and dynamic models in Simulink. 
Additionally, the system's real-time simulation-based performance data were compared with data obtained from the experimental setup. The flow over the system will reduce the loads such as heat, current, increase efficiency, and provide financial benefits in the medium and long term. In other words, the system can obtain the same power and energy value at lower currents. 
Keywords: Reactive Power Compensation (RPC), current carrying capacity (CCC), system efficiency, performance optimization, PV System.