Fotovoltaik bir sistem için aralıklı tip-2 bulanık mantık denetleyici tabanlı maksimum güç noktası takibi tasarımı
Design of interval type-2 fuzzy logic controller based maximumpower point tracking for a photovoltaic system
Yazar: HİLAL KARAASLAN
Danışman: PROF. DR. RESUL ÇÖTELİ
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yenilenebilir Enerji Sistemleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Bulanık mantık = Fuzzy logic ; Enerji sistemleri = Energy systems ; Fotovoltaik sistemler = Photovoltaic systems ; Güneş enerjisi sistemleri = Solar energy systems ; Maksimum güç noktası = Maximum power point

Özet:
Fotovoltaik sistemlerin çevre dostu olmaları, gürültüsüz çalısmaları ve yakıt maliyetlerinin olmaması gibi üstünlüklerinin yanında yatırım maliyetlerinin yüksek olması, enerji dönüsümündeki verimliliklerinin düsük olması gibi dezavantajları da bulunmaktadır. Bu nedenle fotovoltaik sistemlerin verimini arttırmaya yönelik çalısmalar önem kazanmıstır. Bir fotovoltaik sistemi maksimum verimde çalıstırabilmek için, bir maksimum güç izleyici (MPPT) yönteminin kullanılması gerekir. MPPT yöntemi ile fotovoltaik panellerin daima maksimum güç noktasında ve daha verimli çalısması saglanabilir. Bu tez çalısmasında, fotovoltaik panelden beslenen bir DC-DC dönüstürücünün MPPT kontrolü için dayanıklı yapıya sahip Aralıklı Tip-2 Bulanık Mantık (IT2BM) tabanlı bir yöntem önerilmistir. Önerilen yöntem ile güçte meydana gelen salınımların ve güç hatasının azaltılması, hava sartlarında meydana gelen degismelerde MPPT yönteminin performansını en az etkilemesi amaçlanmıstır. Önerilen yöntemin performansını degerlendirmek için dört adet 1Soltech 1STH-215-P marka fotovoltaik panel, yükselten tip DC-DC dönüstürücü, yük ve MPPT yöntemini içeren bir Matlab/Simulink benzetim modeli olusturulmustur. Dönüstürücü için anahtarlama frekansı 5 kHz seçilmis ve kapı darbeleri darbe genislik modülasyon (PWM) yöntemi ile üretilmistir. Tasarlanan IT2BM iki girise ve bir çıkısa sahiptir. IT2BM'ye girisler hata (E) ve hatanın degisimi (!E), çıkıs ise doluluk oranındaki degisim (!d) olarak belirlenmistir. SÜrekli durum hatasını gidermek için IT2BM'nin çıkısı integre edilmistir. Benzetim modelinin dinamik performansı panel sıcaklıgı sabit tutulup ısınım zamana göre degistirilerek incelenmistir. Bu çalısma sartları altında önerilen MPPT yönteminden elde edilen yük akımını, yük gerilimi, panel akımını, panel gerilimini, panel gücünü, MPPT güç hatasını ve MPPT yönteminin verimini içeren benzetim sonuçları verilmistir. Ayrıca önerilen MPPT yöntemin etkinligini göstermek için benzetim sonuçları aynı çalısma sartları için P&Q MPPT yönteminin sonuçları ile karsılastırılmıstır. Elde edilen sonuçlar IT2BM tabanlı MPPT yönteminin P&Q MPPT yönteminden cevap hızı, güçte meydana gelen salınım ve güç hatası bakımından daha üstün bir performansa sahip oldugunu göstermektedir.

Anahtar Kelimeler: Fotovoltaik Sistemler, Maksimum Güç Noktası Takibi, MPPT Yöntemi, Degistir & Gözle, Aralıklı Tip-2 Bulanık Mantık Denetleyici

Abstract:
Photovoltaic systems have advantages such as environmental friendliness, noiseless operation and no fuel costs, as well as disadvantages such as high investment costs and low efficiency in energy conversion. For this reason, studies to increase the efficiency of photovoltaic systems have gained importance. In order to operate a photovoltaic system at maximum efficiency, a maximum power point tracking (MPPT) method must be used. With the MPPT method, photovoltaic panels can always be operated at the maximum power point and more efficiently. In this thesis, a robust Intermittent Type-2 Fuzzy Logic (IT2BM) based method is proposed for MPPT control of a DC-DC converter fed from a photovoltaic panel. With the proposed method, it is aimed to reduce the oscillations in power and to have the least effect on the performance of the MPPT method in changes in load and weather conditions. In order to evaluate the performance of the proposed method, a Matlab/Simulink simulation model including 4 1Soltech 1STH-215-P brand 213.15 W photovoltaic panels, amplifier type DC-DC converter, load and MPPT method was created. The switching frequency for the converter was selected as 5 kHz and the gate pulses were generated by the pulse width modulation (PWM) method. The designed IT2BM has two inputs and one output. Inputs to IT2BM are determined as error (E) and change of error (!E), and output as duty ratio (d). The dynamic performance of the simulation model was investigated by keeping the panel temperature constant and changing the radiation according to time. The simulation results including the load current, load voltage, panel current, panel voltage, panel power and efficiency of the MPPT method obtained from the proposed MPPT method under these operating conditions are given. In addition, the simulation results were compared with the results of the P&Q MPPT method for the same operating conditions to show the effectiveness of the proposed MPPT method. The results show that the IT2BM-based MPPT method has a superior performance than the P&Q MPPT method in terms of response speed and power oscillation.

Keywords: Photovoltaic Systems, Maximum Power Point Tracking, MPPT Methods, Perturb - Observe, Interval Type-2 Fuzzy Logic Controller