Fotovoltaik güç sistemlerinin modellenmesi ve şebekeye etkilerinin incelenmesi
Modeling of on-grid photovoltaic power systems and investigation effects on the grid of photovoltaic power systems
Yazar: GÜLŞAH KÜÇÜKİLHAN
Danışman: DOÇ. DR. YÜKSEL OĞUZ
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Şebeke bağlantılı fotovoltaik sistemlerin kullanımı her geçen gün artmakta olup bu artış, ilgilileri fotovoltaik sistemler ve şebekeye etkileri üzerine detaylı araştırmalara yönelt-mektedir. Bu araştırmalar ile fotovoltaik sistemlerden kaynaklanan çeşitli sorunların azaltılması, performans analizinin yapılması ve enerji kalitesinin arttırılması hedeflen-miştir. Günümüzde ise şebeke bağlantılı fotovoltaik sistemler üzerine yapılan araştırmalar halen devam etmektedir.
Bu tez çalışmasında, fotovoltaik sistem ile şebeke arasındaki senkronizasyon sürecini ve fotovoltaik sistemdeki inverterden kaynaklanan harmoniklerin etkisini gözlemleyebilmek için MATLAB/Simulink ortamında şebekeye bağlı bir fotovoltaik sistem modellenmiştir. Simülasyon ortamında yapılan bu çalışmayla, şebekeye bağlı fotovoltaik sistemin daha verimli bir şekilde çalışması, harmoniklerin en aza indirilmesi ve fotovoltaik sistem ile şebekenin bir arada çalışma sürecinin simülasyon ortamında gösterilmesi amaçlanmıştır.                                                                                                                                              Çalışmanın birinci bölümünde şebekeye bağlı fotovoltaik sistemlere ait özet bilgiler verildikten sonra daha önce yapılmış olan çalışmalar ve tezin kapsamı hakkında kısaca bilgiler verilmiştir. İkinci bölümde; fotovoltaik sistemlerle ilgili daha önceden yapılmış çalışmalar hakkında detaylı bilgi verilmiştir. Ayrıca güneş pilleri, fotovoltaik sistem, güç kalitesi ve harmonikler hakkında genel bilgiler verilmiştir. Üçüncü bölümde; şebekeye bağlı fotovoltaik sistemin her bir elemanı MATLAB/Simulink' te modellenmiş ve elemanlar için gerekli hesaplamalar yapılmıştır.
Dördüncü bölümde; fotovoltaik sistemin ve şebekenin frekans, faz, gerilim, güç ve harmonik ölçümleri yapılmıştır. Bunun yanında senkronizasyon sürecinde fotovoltaik sistem-şebeke arasındaki gerilim ve frekans dengelenme süreleri, sistem yüksüz iken şebekede meydana gelen gerilim artışları, senkronizasyon sonrasında fotovoltaik sistem, yük ve şebekede ölçülen gerilim, güç, frekans ve faz açısı değerleri ayrı ayrı gösterilmiştir. Beşinci bölümde ise simülasyon sonucunda ortaya çıkan grafiklere ve ölçüm değerlerine göre fotovoltaik sistemin performansı analiz edilmiş, elde edilen sonuçlar genel olarak gözden geçirilerek yorumlanmış ve tartışılmıştır.

Abstract:
The use of grid-connected photovoltaic systems is increasing day by day and this increase leads to detailed investigations on photovoltaic systems and grid effects. With these researches, it is aimed to reduce various problems arising from photovoltaic systems, to perform performance analysis and to increase energy quality. Today, researches on grid-connected photovoltaic systems are still in progress.
In this thesis study, a grid-connected photovoltaic system was modeled in MATLAB/ Simulink to observe the synchronization process between the photovoltaic system and the grid and the effect of the harmonics originating from the inverter in the photovoltaic system. With this work in the simulation environment, it is aimed to operate on-grid photovoltaic system more efficiently, to reduce the harmonics to the minimum and to show the working period of the photovoltaic system and grid together in the simulation environment.
In the first part of the work, brief information about on-grid photovoltaic systems was given, followed by briefly information about the previous studies and the scope of the thesis. In the second chapter; detailed information about previous studies on photovoltaic systems has been given. After, general information about solar batteries, photovoltaic system, power quality and harmonics is given. In the third chapter; Each member of the on-grid photovoltaic system is modeled in MATLAB/Simulink and necessary calculations are made for the elements.
In the fourth chapter; Frequency, phase, voltage, power and harmonic measurements of the photovoltaic system and the grid. In addition, voltage and frequency stabilization times between the photovoltaic system and the grid in the synchronization process and voltage increases in the grid are shown when there is no load in the system.
The voltage, power, frequency and phase angle values measured in the photovoltaic system, load and grid are shown separately after synchronization. In the fifth chapter; the performance of the photovoltaic system was analyzed according to the graphs and measurement values resulting from the simulation, and the results obtained were interpreted and discussed in general.