Kısmi Gölgelenme Etkilerini Modelleyebilen Bir PV Emülatör Tasarımı
A PV Emulator Design That Can Model Partial Shading Effects
Yazar: Çınar, Said Mahmut; Arseven, Burak
Dergi: Iğdır Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Vol. 11 No. 2, 2020
Anahtar kelimeler: Electrical Engineering ; Elektrik Mühendisliği ; PV emülatörü,PV paneli,Kısmi gölgelenme,ARM mikro-denetleyici,Yapay sinir ağları ; PV emulator,PV panel,Partial shading,ARM microcontroller,Artificial neural network

Güneş ışınımından elektrik enerjisi üretmekte kullanılan güneş (photovoltaic-PV) panellerinin çıkışkarakteristikleri ışınım, sıcaklık, gölgelenme ve panel yüzeyinin temizliği gibi pek çok parametredenetkilenmektedir. Bu parametrelerden ışınım, sıcaklık ve gölgelenme çevresel şartlara bağlıdır ve PV paneli içeren sistemlerin testi söz konusu olduğunda aynı çevresel şartların tekrar elde edilmesi mümkün olmamaktadır. PV paneli emülatörleri belirli bir zaman dilimini kapsayan ışınım, sıcaklık ve gölgelenme veri setlerini kullanarak o zaman dilimindeki çevresel şartların oluşturulmasını ve böylece PV paneli sistemindeki testlerin aynı çevresel koşullarda tekrar edilmesini sağlayabilir. Bu çalışmada kısmi gölgelenme etkilerini modelleyebilen bir PV paneli emülatörü tasarımı gerçekleştirilmiştir. Söz konusu PV emülatörü, her biri yirmi hücreden oluşan ve atlama diyotları ile köprülenmiş hücre gruplarını temsil eden üç düşüren DC/DC dönüştürücüye, 250 W çıkış gücüne ve 32−bit mikro-denetleyici kontrol kartına sahiptir. Tasarlanan PV emülatörü iki farklı ışınım ve modül sıcaklığı senaryosuyla test edilmiştir. Elde edilen deneysel sonuçlar, MATLAB/Simulink ortamında alınan simülasyon sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Son olarak istatistiki analizlerle deneysel ve simülasyon sonuçlarının oldukça yüksek oranda örtüştükleri saptanmıştır. Performansı oldukça yüksek çıkan emülatör sayesinde herhangi bir saha, çatı ve cepheye kurulabilecek PV sistemlerinin tekno-ekonomik fizibilite analizi rahatlıkla yapılabilecektir.

The output characteristics of the photovoltaic (PV) panels used to generate electricity from solarradiation are influenced by many parameters such as radiation, temperature, shading, and cleaning of the panel surface. Radiation, temperature, and shading, which are among these parameters, depending on environmental conditions. When testing systems with PV panels, it is not possible to repeat the same environmental conditions. PV panel emulators use the radiation, temperature, and shading data sets that cover a given period to create environmental conditions in that period. This allows the tests in the PV panel system to be repeated under the same environmental conditions. In this study, a PV emulator design which can model partial shading effects is realized. The PV emulator has three DC / DC buck converters -each representing three groups of PV cells that are consisting of twenty cells and bridged by bypass diodes-, 250 W output power, and a 32−bit microcontroller control card. The designed PV emulator was tested with two different radiation and module temperature scenarios. The experimental results were compared with the simulation results obtained in MATLAB/Simulink environment. Finally, it was determined that the experimental and simulation results overlapped with statistical analysis. Thanks to the highly-performing emulator, the techno-economic feasibility analysis of PV systems that can be installed on any field, roof and facade can be done easily.