Stm32 tabanlı mppt kontrollü güneş panelli aydınlatma sistemi tasarımı
Stm32 based mppt controlled solar panel lighting system design
Yazar: ALI MOHAMMED ANWER SHAKARCHI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN TERZİOĞLU
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Güneş enerjisi = Solar energy ; Güneş enerjisi sistemleri = Solar energy systems ; Maksimum güç noktası = Maximum power point

Özet:
Günümüzde, benzin vb. katı yakıt kaynaklarının giderek azalmaya başlaması ve zaman içinde de yok olacak olması, ayrıca, bu tür yakıtların çevreye ve dolayısıyla da insan sağlığına zararlarının ortaya çıkması alternatif çözüm yollarının aranmasına sebep olmuştur. Yapılan araştırmalar ihtiyaç duyulan enerji ihtiyacını karşılama potansiyeline sahip en iyi unsurun güneş olduğunu göstermektedir. Güneşten elde edilecek enerji türleri ise, ısı, ışık ve elektrik enerjisi şeklinde karşımıza çıkmaktadır. Ancak, güneş enerjisini etkili ve verimli şekilde kullanabilmek için bazı araçlara gereksinim duyulmaktadır. 
Bu kapsamda yapılan çalışmada, STM32 tabanlı bir mikrodenetleyici ile kontrol edilen fotovoltaik güneş panelli bir aydınlatma sistemi geliştirilmesi incelenmiştir. Çalışmada mikrodenetleyici ünitesi olarak STM32F0308 Discovery kullanılmıştır. Sistemde, 23.50V / 50W'lık çıkış gücü bulunan bir mono kristal FV panel ile 12V / 7A jel tipi bir akü şarj edilmekte ve tam sinus bir inverter ünitesi ile de 220VAC çıkış gerilimi elde edilmektedir. Sistemde, FV panelden en yüksek gücü ve verimi elde etmek için Maksimum Güç Noktası Takibi (MPPT) güç takip algoritması kullanılmıştır. Ayrıca, akünün daha uzun ömürlü olması amacıyla 3 kademeli şarj döngüsü kullanılmıştır.
Tasarlanan sistem öncelikle MATLAB/Simulink uygulaması ile simüle edilmiş ve yapılan benzetim sonuçlarına göre sistemin etkin ve verimli biçimde çalıştığı tespit edilmiştir. Daha sonra sistemin gerçek zamanlı akım, gerilim ve güç değerleri ile akü şarj döngü verimliliği ölçülmüştür. Yapılan ölçümlerde, sistemin yeterli çıkış güç değerleri üretebildiği ve aküyü tam olarak şarj edebildiği belirlenmiştir. Bu doğrultuda yapılan ölçümlerde özetle aşağıdaki değerler elde edilmiştir:
Fotovoltaik panel çıkış gerilimi; 0-14.25V
Fotovoltaik panel çıkış akımı; 0-1.689mA
Çalışmada ulaşılan sonuçlara göre, prototip olarak üretilen sistemin daha büyük ölçekli aydınlatma sistemleri geliştirilmesinde temel alınabileceği, sistemin akım, gerilim, güç ve sıcaklık değerlerinin kayıt altına alınması ve internet, GSM şebekeleri üzerinden bu bilgilerin uzak kullanıcılara iletilmesi gibi ilave geliştirmelere açık olduğu değerlendirilmiştir.

Abstract:
Today, the fact that solid fuel sources such as cloth are gradually decreasing and will disappear over time, and the harm of such fuels to the environment and therefore to human health, has led to the search for alternative solutions. Research shows that the best element with the potential to meet the energy needs is the sun. The types of energy to be obtained from the sun are in the form of heat, light and electrical energy. However, some tools are needed to use solar energy effectively and efficiently.
In this study, the development of a photovoltaic solar panel lighting system controlled by an STM32-based microcontroller was investigated. STM32F0308 Discovery unit was used as microcontroller unit in the study. In the system, 12V / 7A gel type battery is charged with a mono crystal PV panel with 23.50V / 50W output power, and 220VAC output voltage is obtained with a full sinus inverter unit. Maximum Power Point Tracking (MPPT) power tracking algorithm is used in the system to obtain the highest power and efficiency from the PV panel. In addition, a 3-stage charging cycle is used to ensure a longer battery life.
The designed system was first simulated with the MATLAB/Simulink application and it was determined that the system works effectively and efficiently according to the simulation results. Then, the real-time current, voltage and power values of the system and the battery charge cycle efficiency were measured. In the measurements made, it has been determined that the system can produce sufficient output power values and fully charge the battery. In this direction, the following values were obtained in summary:
Photovoltaic panel output voltage; 0-14.25V
Photovoltaic panel output current; 0-1.689mA
According to the results obtained in the study, it has been evaluated that the system produced as a prototype can be used as a basis for the development of larger-scale lighting systems, and that the system is open to additional developments such as recording the current, voltage, power and temperature values and transmitting this information to remote users via internet and GSM networks.