Fotovoltaik panellerde model öngörülü kontrol temelli maksimum güç noktası takibinin modellenmesi ve simülasyonu
Modeling and simulation of model predictive control based maximum power point tracking for photovoltaic panels
- Tez No: 826582
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MENEKŞE AYDIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Enerji, Electrical and Electronics Engineering, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Haliç Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 115
Özet
Dünya nüfusunun artması, sanayileşme ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte tüketilen enerji miktarı gün geçtikçe artmaktadır. Üretilen enerjinin de %79'dan fazlasını fosil kaynaklar oluşturmaktadır. Bu nedenle temiz enerji kaynaklarından yararlanılması önemli bir çözümdür. Güneş enerjisi en yaygın kullanılan temiz enerji kaynağıdır. Güneş enerjisinin temiz, tükenmez ve kullanım kolaylığı güneş enerjisini diğer yenilenebilir enerji kaynakları arasında daha avantajlı hale getirir. Güneş enerjisinden doğrudan elektrik üretimi fotovoltaik panel ile meydana gelmektedir. Fotovoltaik kelime anlamı olarak ışık fotonundan elektrik üretimi anlamına gelmektedir. Üzerine fotonların düştüğü fotovoltaik güneş hücreleri, güneş enerjisini yarı iletken malzemeler yardımıyla direkt olarak DC elektrik enerjisine dönüştüren sistemlerdir. Yarı iletken teknolojisi son zamanlarda gelişmesine rağmen, güneş panellerinin verimliliği düşüktür. Fotovoltaik panel verimine etki eden birçok etken vardır. Bunlar; panel eğim açısı, gölgelenme, tozlanma, güneş ışınım şiddeti, sıcaklık, kablolama vb. kayıplarıdır. Bu tez çalışmasında bir FV panelin çıkış gücünü en yüksek noktaya ulaştırabilmek için Maksimum Güç Noktası Takibi yöntemlerinden Değiştir&Gözle Algoritması kullanılarak MATLAB/Simulink programında bir benzetim çalışması yapılmıştır. Panel girişindeki sinüzoidal DC gerilimi azaltmak ve kararlı halde kullanılmasını sağlamak için düşürücü (buck) dönüştürücü kullanılmıştır. Bu güç dönüştürücünün olası tüm anahtarlama durumlarının kontrolünü denetlemek, giriş-çıkış voltaj ve akımlarının gelecekteki davranışlarını tahmin ve optimize etmek için Model Öngörülü Kontrol kullanılmıştır. MÖK maksimum gücü elde etmek için değerleri DC-DC düşürücü dönüştürücüye aktarmaktadır. Bobin akımı, ölçmek yerine tahmin edilir. Bu durum ekstra akım sensörü kullanımını ortadan kaldırır ve sistem maliyetini düşürmektedir. Çalışmada FV panelin farklı sıcaklık ve güneş ışınım değerlerine göre değişimleri MGNT ile analiz edilmiştir. Bu analizler sonucunda elde edilen panel akım, gerilim ve güç eğrilerinin FV panelin performansına etkileri değerlendirilmiştir. FV panelin düşürücü ve yükseltici dönüştürücülerle yapılan benzetim sonuçlarının Maksimum Güç Noktası etrafında olduğu görülmüştür. Çalışmada D&G algoritmasının maksimum güç noktası seviyelerinde tutarlı sonuçlar verdiği görülmüştür. Ayrıca diğer çalışmalara benzer şekilde D&G algoritmasının MGN etrafında salınımlara sahip olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca MÖK'ün geçici hal durumlarına bakıldığında MGN seviyelerine hızlı ulaştığı ve iyi bir denetleyici olduğu anlaşılmaktadır.
Özet (Çeviri)
With the increase in the world population, industrialization and the development of technology, the amount of energy consumed is increasing day by day. Fossil sources account for more than 79% of the energy produced. Therefore, utilizing clean energy sources is an important solution. Solar energy is the most widely used clean energy source. The clean, inexhaustible and ease of use of solar energy makes solar energy more advantageous among other renewable energy sources. Direct electricity generation from solar energy occurs with photovoltaic panels. Photovoltaic literally means the production of electricity from a photon of light. Photovoltaic solar cells, on which photons fall, are systems that directly convert solar energy into DC electrical energy with the help of semiconductor materials. Although semiconductor technology has developed recently, the efficiency of solar panels is low. There are many factors that affect the efficiency of photovoltaic panels. These; panel tilt angle, shading, dusting, solar radiation intensity, temperature, cabling etc. are losses. In this thesis, a simulation study was carried out in MATLAB/Simulink program by using the Perturb &Observe Algorithm, one of the Maximum Power Point Tracking methods, in order to maximize the output power of a PV panel. A buck converter is used to reduce the sinusoidal DC voltage at the panel input and to ensure stable use. Model Predictive Control is used to control the control of all possible switching states of this power converter and to predict and optimize the future behavior of input-output voltages and currents. The MPC transfers the values to the DC-DC step-down converter to obtain the maximum power. Coil current is estimated rather than measured. This eliminates the use of extra current sensors and reduces the system cost. In the study, the changes of the PV panel according to different temperature and solar radiation values were analyzed with MPPT. The effects of the panel current, voltage and power curves obtained as a result of these analyzes on the performance of the PV panel were evaluated. It has been seen that the simulation results of the PV panel with step-down and step-up converters are around the Maximum Power Point. In the study, it was seen that the D&G algorithm gave consistent results at maximum power point levels. In addition, similar to other studies, it has been observed that the D&G algorithm has oscillations around the MPP. In addition, when we look at the transient status of the MPC, it is understood that it reaches the MGN levels quickly and is a good controller.
Benzer Tezler
- Effects of solar radiation and neutron, gamma material intereaction effects on the solar cells/modules/panels
Güneş ışınımı ve nötron, gama malzeme etkileşiminin güneş hücreleri/modülleri/ panelleri üzerindeki etkileri
İNAL BEGÜM TURNA DEMİREL
Doktora
İngilizce
2021
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZUHAL ER
- تطوير نظام الكتروني رقمي لملاحقة نقطة الاستطاعة العظمى في منابع القدرة غير الخطية
Lineer olmayan güç kaynaklarının maksimum güç noktasını izlemek için dijital elektronik sistem geliştirilmektedir
FUAD ALHAJOMAR
Yüksek Lisans
Arapça
2009
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUniversity Of AleppoElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MOHAMED FİRAS SHREİF
- Fotovoltaik-yakıt hücreli bir hibrit elektrikli aracın modellenmesi ve simülasyonu
Modelling and simulation of a photovoltaic-fuel cell hybrid vehicle
EYYÜP TAŞKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN ÜLKER
- Fotovoltaik güneş panellerinin yüzey sıcaklıklarını tespit yöntemlerinin karşılaştırılması ve yeni model sunulması
Comparison of the surface temperatures of photovoltaic solar panels and a new model suggestion
UĞURTAN TOYGAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
EnerjiRecep Tayyip Erdoğan ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. ZUHAL OKTAY COŞKUN
- Pv panellerde hücre malzemesi ve çevre koşullarının değişimine bağlı olarak panel sıcaklığı ile elektrik üretiminin teorik model ve yapay sinir ağlarıyla incelenmesi
Investigation of panel temperature and electricity production with theoretical models and artificial neural networks depending on the change of cell material and environmental conditions in PV panels
HAKAN AKAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN KAHVECİ