Evsel uygulamalar için bir çift girişli izolesiz DC-DC dönüştürücü ile PV-batarya hibrit sisteminin tasarımı ve uygulanması
Development and implementation of a PV-battery hybrid system for residential applications via a non-isolated double-input DC-DC converter
Yazar: YAKUP TAVLAŞOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. BÜLENT VURAL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüzde elektrik enejisinin üretimi büyük oranda fosil yakıtlara bağlıdır. Evsel yüklerin sistemde olan ağırlığı ve fosil yakıtların neden olduğu sera gazı salınımları düşünüldüğünde, evsel uygulamalarda rüzgar ve güneş enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması büyük bir önem arz etmektedir. Yenilenebilir enerji kaynakları, fosil yakıtların aksine çevreye herhangi bir zarar vermemektedir. Ancak bu tür kaynaklardan elde edilen enerji çevre şartlarına bağlı olduğundan, üretilen enerjinin talep edilenden az veya fazla olması durumlarıyla karşılaşılması kaçınılmazdır. Dolayısıyla, yenilenebilir enerji kaynaklarıyla birlikte bir enerji depolama sistemine de ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tür uygulamalarda güç akışını tam anlamı ile kontrol etmek güç elektroniği tabanlı dönüştürücüler ile mümkün olmaktadır.
Güneş enerjisinden elektrik enerjisi üreten fotovoltaik sistemlerin karakteristikleri doğrusal değildir. Bu tür sistemlerden maksimum gücü elde etmek için maksimum güç takip yöntemleri geliştirilmiştir. Geleneksel olarak, fotovoltaik-batarya hibrit sistemlerinde, maksimum güç takibini yapmak ve bara gerilimini kontrol etmek için iki ayrı dc-dc dönüştürücü kullanılmaktadır. Bu yöntem pahalı ve karmaşık bir çözüm olduğundan, bu tezde, fotovoltaik-batarya hibrit sistemlerinde kullanılmak üzere yeni bir çift girişli dc-dc dönüştürücü önerilmiştir. Önerilen dc-dc dönüştürücü fotovoltaik sistemin maksimum güç noktası takibini yapabilmekte, batarya şarjını kontrol edebilmekte ve aynı zamanda bara gerilimini regüle edebilmektedir.
Bu tez çalışmasında, önerilen dönüştürücünün detaylı analizi yapılmış, daha sonra, bu analiz deneysel olarak üretilen prototip üzerinde doğrulanmıştır. Son olarak, oluşturulan fotovoltaik-batarya hibrit sisteminin kontrolü için bir kontrol stratejisi geliştirilmiş ve bu strateji benzetim çalışmaları ve deneysel çalışmalar ile test edilmiştir.

Abstract:
Nowadays, the production of the electrical energy depends largely on fossil fuels.  Concerning the residential load demand burden on the power system and greenhouse gas emissions caused by fossil fuels, the use of renewable energy sources like wind and solar energies in residential applications presents a great importance. It is known that the renewable energy sources are not harmful for the environment unlike fossil fuels. However, since the energy produced by such sources depends on weather conditions, the missmatch between the produced power and the demanded power is inevitiable. Therefore, it is required to utilize an energy storage system with a renewable energy source in order to store redundant energy or provide extra energy. Controlling the power flow in such applications fully is possible by means of using power electronic converters.
The characteristics of photovoltaic systems that produces electrical energy from solar energy is nonlinear; therefore, the maximum power point tracking stragies are developed in order to absorb the maximum power from these systems. Traditionally, two separate converters are utilized to track the maximum power point and to control the battery power in photovoltaic-battery hybrid systems; since this approach is expensive and complicated, this thesis proposes a double-input dc-dc converter for photovoltaic-battery hybrid systems. The proposed converter is capable of tracking the maximum power point in a photovoltaic system, controlling the battery power as well as regulating the output voltage. 
In this thesis, the proposed converter is analyzed in detailed; then, this analysis is validated experimentally by a devoloped prototype. Finally, a control strategy is developed so as to control the photovoltaic-battery hybrid system, and this strategy is validated via simulation and experimental studies.