Hybrid particle swarm based salp swarm optimised MPPT and fractional order proportional integral derivative controlled buck-boost converter for photovoltaic to battery charging system
Hibrit parçacık sürü esaslı salp sürü optimizasyonlu MPPT ve fraksiyonel sıra oransal integral türev kontrollü buck-boost dönüştürücü ile fotovoltaikden bataryaya şarj sistemi
- Tez No: 733330
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BURAK AKIN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 132
Özet
Kırsal veya (şebeken) bağımsız bölgelerde çoğunlukla depolama sistemine bağlı fotovoltaik güneş enerjisi (PV) kullanır. PV sistemden depolama terminaline enerji transferi iki şekilde elde edilebilir: doğrudan bağlantı veya kontrol cihazları ve enerji dönüştürücü aracılığıyladır. Doğrudan bağlantı ucuz ancak gerekli çıkış gücü sağlanamadığından pil ömrünün kısalmasına yol açar. Bu çalışmada pilin depolama ömrünü uzatan ve kapasite kayıplarını azaltan uygun bir şarj kontrolör amaçlanmıştır. Toplam sistem verimi, hem enerji üretim aşamasına hem de enerji dönüşüm aşamasındaki verimliliğe bağlıdır. Sıcaklık ve izolasyon değişimleri PV enerji performansını etkileyen ana faktörlerdir. Burada güneş panellerinin sayısının arttırılması zorlukları azaltabilir, ancak kısıtlamalar maliyet artışı ve daha fazla alan gereksinimidir. Enerji dönüşüm (DC-DC dönüştürücü) aşamasında sistemin normal çalışması için önemli olan anahtarlamalı güç kaynağı, çoğunlukla güç yarı iletkenleri, pasif ve aktif elemanların voltaj piki, anahtar stresleri ve kayıpları, giriş ani akımı, çıkış gerilim dalgalanması ve gürültü, ortak ve ayrık mod girişimi sebebi ile verimliliği düşürür. Bu hedefi gerçekleştirmek için bazı optimum önlemlerin göz önünde bulundurulması gerekir: küçük dönüştürücü tipi, malzemelerin boyutu, en iyi MPP teknikleri, hızlı ve doğru şarj denetleyicisi seçimi olup araştırma hedeflerimize ulaşmak için nispeten daha düşük maliyetli, güvenilir ve verimli batarya şarj sistem tasarımı için detaylandırılmıştır. Daha yüksek verimle batarya şarjı için maksimum güç noktası izleme (MPPT) mekanizmaları olan parçacık sürü optimizasyonu (PSO) ve salp sürü optimizasyonu (SSO) hibrit modellerinin yeni bir hibrit tekniği önerilmiştir. PV panelden maksimum güç almak için, MPPT kontrollü düşük-yüksek çıkışlı dönüştürücü kullanılmış ve maksimum verimle maksimum güç elde edilmiştir. Düşük-yüksek çıkışlı dönüştürücü, çıkış gerilimini istenen seviyeye dönüştürür. Düşük –yüksek çıkışlı dönüştürücü doğrudan aküye bağlı olmadığından, kısmi sıralı oransal integral türev (FOPID) kontrolör ve MPPT mekanizması aracılığıyla elde edilen verimliliği artırır, izole edilmiş düşük çıkışlı dönüştürücü ise bataryayı besler. Simülasyon sonuçları hibrit PSOSSO algoritması kullanılarak daha yüksek verimlilik sağlandığını göstermektedir. Hibrit PSOSSO algoritma tabanlı maksimum güç noktası izleme mekanizmasından elde edilen verimlik kaybedilmeden batarya şarj edilir. Önerilen hibrit algoritma ile yüksek takip hızlı, yüksek izleme doğruluklu ve 2,33 saniye gibi iyi bir hesaplama süresi ile Standart Test Koşullarında (STC) 99,99 % ve PV kısmi gölgeleme koşullarında (PSC) 99,52 % ile yüksek verimlilik sağlamıştır
Özet (Çeviri)
Suburb areas or stand-alone are mostly photovoltaic solar energy with a storage system dependent. The energy transfer from the PV system to the storage terminal can be achieved in two ways: direct connection or via energy conversion and controller devices. The direct connection is cheap but does not produce the required output power which leads to battery life reduction. The storage system of the battery in our study requires an appropriate charge controller to prolong the battery lifespan and lessen its capacity losses. The overall system efficiency is both energy generation efficiency and energy conversion efficiency. Temperature and insolation variations are the main factors that affect the PV solar power performance where augmenting the number of solar panels can lessen the challenge, therefore, cost rise and more space requirements are of constraint. The energy conversion (DC-DC converters) which is a vital switch mode power supply package for the system's normal operation mostly caters to its power semiconductors, passive and active element's troubles such as: voltage spikes, switch stresses and losses, input current inrush, output voltage ripple and noise, common mode and differential mode interference lowering the power conversion efficiency. In order to fulfill this objective, some optimal measures need to be considered, miniaturized converter type, components size, best MPP technique, speedy and accurate charge controller selection will be elaborate for relatively lower cost, reliable and efficient battery charger controller system design for our research goals attainment. Therefore, we proposed a novel combined technique of hybrid particle swarm optimization (PSO) and salp swarm optimization (SSO) models to perform maximum power point tracking (MPPT) mechanism with higher efficiency for battery charging. In order to retrieve the maximum power from the PV array, the MPPT mechanism is used and achieves maximum efficiency and maximum power which is fed through the buck-boost converter into the load. The buck-boost converter steps up the voltage to essential magnitude. Since the buck-boost converter is not directly connected to the battery, the fractional-order proportional integral derivative (FOPID) controller handles the isolated buck converter and battery to enhance the efficiency obtained through the MPPT mechanism. The simulation results show higher steady efficiency by using the hybrid PSOSSO algorithm. The battery is charged without losing the efficiency obtained from the hybrid PSOSSO algorithm-based maximum power point tracking mechanism. The higher efficiency was obtained as 99.99 % at Standard Test Conditions (STC) and 99.52 % at PV partial shading conditions (PSCs) by using the proposed hybrid algorithm with high tracking speed, high tracking accuracy, and a good computational time of 2.33 seconds
Benzer Tezler
- Salp sürü optimizasyon algoritması kullanılarak derin öğrenmeye dayalı saldırı tespit sistemi
Deep learning based intrusion detection system using salp swarm optimization algorithm
PINAR AYYILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKocaeli ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OĞUZHAN KARAHAN
- Sürü tabanlı karınca aslanı ve balina optimizasyonu algoritmalarının fizik tabanlı algoritmalarla hibritleştirilmesi
Hybridization of swarm-based ant lion and whale optimization algorithms with physics-based algorithms
BAHADUR ALIZADA
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolErciyes ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA DANACI
- Antenlerin hızlı ve doğru tasarımı için esnek hesaplamaya dayalı sayısal karma yöntemler
Numerical hybrid methods based on soft computing for fast and accurate design of antennas
MAHMUD ESAD YİĞİT
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT TAYFUN GÜNEL
- Çekirge optimizasyon algoritması ve yapay sinir ağları kullanılarak hane güç tüketimi tahmini
Prediction of household power consumption using grasshopper optimization algorithm and artificial neural networks
TÜLİN SERT İRİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBilecik Şeyh Edebali ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMRE DANDIL
- Şebeke bağlantısız güneş ve rüzgar enerji sistemlerinin yönetimi, kontrolü ve izlenmesi için yeni yaklaşımlar
Novel approaches for the management, control and monitoring of the off-grid solar and wind energy systems
SERHAT DUMAN
Doktora
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NURAN YÖRÜKEREN
PROF. DR. İSMAİL HAKKI ALTAŞ