Fotovoltaik sistemlerde maksimum güç noktası takibi yöntemlerinin analizi ve simülasyonu
Analysis and simulation of maximum power point tracking methods in photovoltaic systems
Yazar: AKİF ŞENGÜL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ TUNCAY UZUN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Yenilenebilir enerji = Renewable energy

Özet:
Teknolojideki çok hızlı gelişmeler beraberinde enerjiye olan talebi ve bağımlılığı da arttırmaktadır. Bununla beraber enerji ihtiyacımızın çoğu sınırlı rezervlere sahip hidrokarbon ve nükleer vb. gibi tükenebilir kaynaklardan karşılanmaktadır. Bu durum enerji ihtiyaçlarının sürdürülebilir ve yenilenebilir kaynaklardan sağlanması ihtiyacını doğurmuştur. Ülkemiz bulunduğu kuşak itibariyle yenilenebilir enerji kaynakları bakımından oldukça zengin ve elverişli durumdadır.
Yenilenebilir bir enerji kaynağı olan güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmek için güneş pilleri olarak bilinen fotovoltaik (PV) pillerin birçok türevi kullanılmaktadır. Ancak bunların güneş enerjisini elektrik enerjisine dönüştürme oranı oldukça düşüktür. Fotovoltaik pillerin çeşitli kombinasyonlarda birleştirilmesi sonucu oluşan fotovoltaik sistemler bir yükü doğrudan besleyemez. Çünkü fotovoltaik sistemin belli sıcaklık ve ışınım durumlarında sadece bir tane global maksimum güç noktası vardır. Fotovoltaik sistem yüke rastgele bağlandığında bu global maksimum güç noktasında çalışması garanti edilmeyebilir. Bu nedenle fotovoltaik sistemden yüke maksimum güç aktarımın sağlamak için sistemin maksimum güç noktasında ya da maksimum güç noktası etrafında çalışmasını sağlayan yöntemler geliştirilmiştir.
Fotovoltaik sistemi maksimum güç noktasında çalıştırarak yüke maksimum güç aktarımı yapabilmek için DA-DA dönüştürücüler kullanılmaktadır. DA-DA dönüştürücünün anahtarlama elemanı, yöntemin üreteceği sonuca göre farklı doluluk oranlarında (duty cycle) anahtarlanarak maksimum gücün çıkışa aktarılmasını sağlamaktadır.
Bu tez çalışmasında fotovoltaik sistemin farklı sıcaklık ve ışınım değerleri için akım-gerilim ve güç-gerilim değişimleri incelenmiştir. Daha sonra literatürde bulunan
XV
bazı maksimum güç noktası takibi (MGNT) yöntemleri hakkında bilgiler verilmiştir. Dört farklı MGNT yönteminin MATLAB®/Simulink® ortamında farklı sıcaklık ve ışınım durumları için simülasyon çalışması yapılarak performansları incelenmiştir ve elde edilen sonuçlar karşılaştırmalı olarak sunulmuştur.

Abstract:
Together with the rapid developments in technology increases the demand for energy and addiction to it. However, most of our energy needs are produced by exhaustable resources have limited reserves like hydrocarbons, nuclear materials and so on. This has led to the need to provide energy needs from sustainable and renewable sources. Our country is rich and suitable for renewable energy sources as of climate zone.
Photovoltaics and its derivative are used to convert solar energy to electric energy as a renewable energy source. However, their solar to electric energy conversion rate is quite low. A load cannot be fed directly by Photovoltaic systems that have combinations of photovoltaic cells. Because, the photovoltaic system has only one global maximum power point in certain temperature and radiation conditions. It may not be guaranteed to operate at this global maximum power point when the photovoltaic system is randomly connected to the load. For this reason, methods have been developed to enable the system to operate at maximum power point or around the maximum power point to ensure maximum power transfer from the photovoltaic system to the load.
DC-DC converters are used for maximum power transfer to the load by operating the photovoltaic system at maximum power point. Switching element of DC-DC converter ensures to transfer maximum power to the output by switching diffrent duty ratio determined accordinng to the result of methods.
In this study, the current-voltage (I-V) and power-voltage (P-V) variations of the photovoltaic system for different temperature and radiation values were investigated.Then, information about some maximum power point tracking (MPPT)
XVII
methods in literature is given. The performance of four different MPPT methods in MATLAB®/Simulink® environment for different temperature and irradiation conditions are examined and the results are presented comparatively.