Fotovoltaik güneş enerji sistemlerinde kullanılan maksimum güç noktası takip ediciler için farklı algoritmaların karşılaştırılması
Comparison of different algorithm for maximum power point trackers used in solar energy systems
Yazar: ALİ DURUSU
Danışman: DOÇ. DR. MUĞDEŞEM TANRIÖVEN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Elektrik enerji sistemleri = Electrical energy systems ; Elektrik enerjisi = Electrical energy ; Elektrik üretimi = Electricity generation ; Enerji kaynakları = Energy resources ; Enerji kaynakları = Energy resources ; Güneş enerjisi = Solar energy ; Güneş enerjisi santrali = Solar energy plant ; Güneş pilleri = Solar cells ; Güneş radyasyonu = Solar radiation ; MPP = MPP

Özet:
Fotovoltaik(PV) güneş enerji sistemleri uygulamaları son yıllarda yaygınlaşmıştır. MW'lar seviyesinde güneş santralleri kurulduğu gibi küçük güçlü uygulamaların da cazibesi gittikçe artmaktadır. Ülkemiz de güneş enerjisi potansiyeli yönünden iyi bir durumdadır.Fotovoltaik sistemlerin çevrim verimleri(ışınım/elektrik) düşüktür. Ayrıca direk bir kullanıcıya bağlandıklarında her zaman maksimum güç aktarımı yapamamaktadırlar. Bu da bir PV sistemden elde edilebilecek maksimum enerjinin alınamaması demektir. Bu istenmeyen durumu ortadan kaldırmak için kullanıcı ile PV arasına bir kontrol düzeneği yerleştirilmektedir. Bu düzenek Maksimum Güç Noktası Takipçisi(Maximum Power Point Tracker) olarak isimlendirmektedir. MGNT temel olarak bir DC/DC dönüştürücüdür. Bu dönüştürücü farklı kullanım yerine göre düşürücü/yükseltici tip olabilmektedir. Bu düzeneklerin temel mantığı PV'nin I-V karakteristiği üzerinde maksimum güç verebileceği bir noktada çalışmasını sağlamaktır.Maksimum güç noktası tespiti için ise farklı yöntemler kullanılmaktadır. Bu yöntemler dolaylı ve direk olarak iki grupta incelenmektedir. Dolaylı yöntemlerde PV üretecin maksimum güçte çalışma noktası akım, gerilim ve radyasyon değerlerinin ölçülmesi ya da deneysel verileri kullanarak nümerik yaklaşımlar veya matematiksel ifadelerle tahmin edilir. Direk yöntemlerde ise maksimum güç noktası dolaylı yöntemlerde olduğu gibi tahmin edilmez, bilakis ölçümler yapılarak ilgili maksimum güç noktasında sistem çalıştırılmaya yönlendirilir. Literatürde direk ve dolaylı olmak üzere birçok maksimum güç noktası takibi tekniği bulunmaktadır.Bu çalışmada kullanımı yaygın olan üç farklı MGNT algoritmasının performans karşılaştırması yapılmıştır. Bunun için bir deney düzeneği oluşturulmuş ve farklı algoritmaların bu düzenek üzerinde performans karşılaştırılması yapılmıştır.Anahtar Kelimeler: Fotovoltaik güneş enerji sistemleri, maksimum güç noktası takip teknikleri, performans karşılaştırması

Abstract:
The applications of photovoltaic (PV) solar energy systems have become widespread. Even though the solar power plants are designed at the level of MW, the attraction for small-scale solar applications is growing rapidly. Türkiye is in a good position in terms of solar energy potential and also excellent candidate for small-scale solar applications.Cycle efficiency of photovoltaic systems (radiation/electricity) is low. Additionally, the photovoltaic systems can not always transfer the maximum power when they are directly connected to a load. For this reason, the maximum obtainable energy couldn?t be attained from PV. To solve this problem, a control mechanism can be used between the load and the PV. This mechanism is called Maximum Power Point Tracker. MPPT is basically a DC/DC converter. The type of this converter can be a step-up or a step-down converter type according to the system design. The fundamental idea behind those mechanisms is to ensure that the PV operates on the maximum power point of I-V curve.Different methods are used for the determination of maximum power point. These methods are divided into two groups: direct and indirect. In indirect methods, the operating point where PV generator operates with maximum power is estimated either measuring current, voltage and radiation values or with numerical approximations-mathematical expressions using experimental data. In direct methods, the maximum power point is not obtained by procedures which are used in indirect methods; contrarily, the system is forced to operate at maximum power point. In literature, there are plenty of methods to obtain the maximum power point as direct or indirect ones.In this study, three different MPPT algorithms which are used in general are compared in terms of PV power performance. An experimental mechanism is designed to make a comparison between these algorithms.Key words: Photovoltaic solar energy systems, maximum power point tracking techniques, performance comparison.