Fotovoltaik güçlü raylı toplu taşıma araçları (trenler) için performans modelleme ve deneysel çalışma
Performance model and experimental study for photovoltaic (PV) powered public transportation with rail car system
Yazar: DARIA PROKOPENKO
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZCAN ATLAM
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Enerji = Energy ; Ulaşım = Transportation

Özet:
Bu tezde, fotovoltaik güneş panelli (PV) raylı taşıtların güç kısmı için, alternatif performans modelleme yaklaşımı ve bunun deneysel çalışması tanıtılmaktadır. Modelleme çalışmaları PV modülü ve sabit mıknatıslı DA (doğru akımı) redüktör dişli motorun her biri için değişken ışınım şiddeti, PV sıcaklığı ve mekanik yüklere göre ayrı şekilde yapılandırıldıktan sonra, genel PV-motor sisteminin performans modeli tanımlanmaktadır. Modelin test çalışmasında, örneklenmiş ışınım şiddeti %27 – 100 aralığındadır. Mekanik yükler ise raylı taşıtın 4 katına kadar örneklenmiştir. Sistemin çalışma noktaları (akım ve gerilim (I,V)) ve çizgisel hız değerleri bakımındam, model tahmini ve deneysel çalışma sonuçları karşılaştırılmaktadır. Alınan test sonuçlarına göre, akım ve gerilim için bağıl hata %1 – 3, çizgisel hız üzerindeki bağıl hata – %1,5 – 3,5 civarındadır. Ayrıca çalışmanın diğer bir sonucu olarak, düşük ya da kesintili güneş ışınım şartlarında, PV-motor sistemine bataryanın desteklemesi için, çalışma noktalarının yerleri düşünülerek göre bir sistem düzeni önerilmektedir. Bu düzenlemede, sistem çalışma noktaları, PV modülünün çıkış I–V eğrilerindeki maksimum güç noktalarının sağ tarafında ve bataryanın emk değeri, PV-motor sistemi çalışma geriliminden daha küçük olması durumunda, motor çalışırken aynı zamanda batarya şarj edilebilir. Diğer yandan PV'den maksimum yararlanma imkanı sağlanabilir. Bu tezdeki model çalışmaları ve sonuçları benzer sistemlere uyarlanabilir.

Abstract:
In this paper, an alternative performance modelling approach is presented for photovoltaic (PV) powered railcar systems.  The modelling studies are carried out separately for both PV module and permanent magnet DC gear motor according to changing irradiance, temperature and mechanical weights respectively. After combining these models, general system performance model is defined. With the help of an experimental set up, the model test is implemented in terms of system operating points and speed values. The irradiance is sampled between 27 – 100% of the the highest value. For the railcar mechanical loads, the additional weights are sampled about 4 times of the tare weight. The average relative errors are 1 – 3% for current and voltage, 1,5 – 3,5% for railcar speeds in this study. As another result of this case study, a suitable system arrangement is recommended for the battery to assist in intermittent or low irradiance conditions. If the electro-motive force (emf) of the gıven battery is less than single direct connected PV – motor operating voltage; the working region between maximum power points (MPP) and open circuit voltage of the PV output current-voltage (I–V) characteristics, is suggested to develop instant energy conversion. By this way, at a foreseen irradiance interval, the motor can operate with battery charging and also the system can use the PV module at maximum power. This concept can facilitate relating drive/control strategies. The studies in this paper can be taken as a reference to similar system applications.