Fotovoltaik sistemler için prototip batarya yönetimi sistemi geliştirilmesi
Development of prototype battery management system for photovoltaic systems
Yazar: KAMİL OKAY
Danışman: PROF. DR. AYNUR ERAY
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Temiz Tükenmez Enerjiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Enerji ve batarya yönetim sistemler (BYS), bataryalı-FV sistemlerde verimliliği artırmak, bataryaların kullanım ömrünü uzatmak için büyük öneme sahiptir.
Bu tez çalışmasında, 18650 tipi lityum-iyon bataryalar kullanılarak oluşturulan bataryalı-FV sisteminde, enerji ve batarya yönetimi yapabilen prototip BYS tasarlanmış, gerçekleştirilmiş ve test edilmiştir. 
Çalışma kapsamında, bir evin güç tüketimine yönelik olarak, 400 Wp FV modül, 353 Wh kapasiteye sahip batarya bloğu (7 seri 4 paralel), şebekeden enerji alımını sembolize eden 300 W güç kaynağı, fazla enerjinin şebekeye aktarılmasının benzetimini sağlayan 24 V ampuller (basit yük) ve gerçek ev enerji tüketiminin 1/15'i oranında azaltılmış yük dağılımının oluşturulduğu programlanabilir elektronik yükün kullanıldığı, prototip sistem göz önüne alınarak;  
•	FV sistemi, şebeke, batarya bloğu, ev yükü arasındaki enerji akışını kontrol eden Ana devre,
•	Batarya bloğunda, seri olarak bağlanmış 7 lityum-iyon batarya içeren dört modülün her birinde gerilim ve sıcaklıkları ölçen ve dengeleme işlemini yapan dengeleme devresi ile her modül için, bataryaları sabitlemenin yanı sıra dolma/boşalma akımlarını ölçen batarya devresini içeren dört adet yardımcı devreden
oluşan ve batarya/enerji yönetim işlevi gören kontrol birimi tasarlanmış ve gerçekleştirilmiştir. 
Emekli ve çalışan ev tüketim profilleri için, hafta içi ve hafta sonu farklı günlerde 24 saatlik güç tüketimlerine yönelik farklı senaryolar oluşturulmuş ve bu senaryolar elektronik yüke yüklenerek yapılan deneylerle, tasarlanan batarya/enerji yönetim devresinin çalışması test edilmiştir. Batarya yönetim sistemi, bataryaların güvenli çalışma koşullarında çalışmasını sağlamıştır. Enerji yönetim sistemi sayesinde, FV-batarya sistemi yeterli olmadığında, gerekli enerji şebeke gibi davranan DA güç kaynağından alınmış; FV'ler bataryaları tamamen doldurduktan sonra fazla enerji ise şebekeye satış gibi davranan 24 V basit yük üzerinde harcanmıştır.

Abstract:
An energy and battery management system (BMS) has a great importance in PV-battery system to increase the system efficiency and battery life.
In this thesis, a prototype BMS that can provide energy and battery management for an on-grid PV-battery system with 18650 type lithium-ion batteries was designed, realized and tested.
Within the scope of the study, the designed prototype system consists of programmable electronic DC load that can act as a 1/15 reduction of realistic home energy consumption, 400 Wp PV module, battery block with a capacity of 353 Wh (7 series 4 parallel), 300 W power supply for obtaining energy from the grid, 24 V light bulbs (dummy load) for the sale of excess energy to the grid. For this prototype system, the control unit that consists of; 
•	"The main circuit" that controls the energy flow between the PV system, the grid (buying, selling), battery block, household load,
•	four "slave circuits" include the balancing circuit capable of measuring voltages temperatures and balancing in each of the four modules with 7 lithium-ion batteries connected in series, the battery circuit, which fixes the batteries well and measures the charge / discharge currents on the battery module and also provide battery and energy management 
has been designed and realized. 
For retired and working household power consumption profiles, scenarios were created for 24-hour power consumption on different days on weekdays/weekends. These scenarios were uploaded on the electronic load, the operation of the designed battery and energy management system was tested with these experiments. The battery management system ensured that the batteries operate in safe working conditions. Due to the energy management system, when the PV-batteries system is not sufficient, the energy is taken from the grid; when the PVs charged batteries fully, the excess energy is sold to the grid.