Termoelektrik jeneratörler için bulanık kontrol yöntemi tabanlı maksimum güç noktası izleyici algoritması
Fuzzy control method-based maximum power point tracking algorithm for thermoelectric generators
- Tez No: 925316
- Danışmanlar: PROF. DR. HAYATİ MAMUR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Manisa Celal Bayar Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 95
Özet
Günümüzde dünya nüfusunun artması sebebiyle doğan enerji ihtiyacını karşılamak ve enerjiyi verimli kullanmak için alternatif çözümler aranmaktadır. Termoelektrik jeneratörler (TEG) atık ısıyı elektrik enerjisine çevirerek sürdürülebilir enerji çözümünün parçasıdır. Ancak verimlilikleri düşük olduğundan hem en iyi verim ile çalıştırılabilmesi hem de güç regülasyonu için maksimum güç noktası takibi (MPPT) algoritmasının DC-DC konvertörler ile kullanılması gerekir. TEG'ler yapısı gereği ürettiği enerji sıcaklık farkına bağlı olduğundan sıcaklık değişimleri güç çıkışlarını etkilemektedir. Bu sebeple güç regülasyonu için DC-DC çeviricilere ihtiyaç duyarlar. Güç regülasyonu ve MPPT uygulamalarında akım, gerilim ve güç takibi yapılmaktadır. Bu çalışmada, TEG'in MPPT uygulaması için bulanık mantık kontrol (FLC) yöntemi kullanılmış ve temel MPPT algoritması olan karıştır ve gözlemle (P&O) algoritması ile performansı karşılaştırılmıştır. TEG'den çıkan değişken gerilim, tasarlanan senkron DC-DC yükselten çevirici ile artırılarak bataryaların şarj edebileceği 26,8 V değerine çıkartılmıştır. Bunun için DC-DC yükselten çeviricinin tasarımı LTspice programında tasarlanıp analiz edilmiş ve KiCAD programında baskı devre kartı (PCB) tasarımı yapılarak prototipi gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan sistemin simülasyonları Kyroterm TGM-199-1.4-0.8 TEG modülünün modeli kullanılarak MATLAB/Simulink ortamında test edilmiştir. Simülasyonda kullanılan TEG modeline sistem için tasarlanan senkron DC-DC yükselten çevirici eklenerek bu çeviricinin çıkışına birim zaman içerisinde değişen yük direnci eklenmiştir. Tasarlanan simülasyon modeli ile FLC yöntemi ve P&O algoritması başarılı bir şekilde çalıştırılmıştır. Sistemin deneysel kurulumunda TEG ile batarya arasına senkron FLC MPPT algoritmalı yükselten DC-DC çevirici eklenmiştir. Bataryaya üç adet yük tasarımları ve prototipleri gerçekleştirilen DC-DC alçaltan çevirici kullanılarak sistem çalıştırılmıştır. Kurulan senkron DC-DC yükselten çevirici hem P&O hem de FLC MPPT algoritmaları ile çalıştırılmıştır. FLC MPPT algoritmalı senkron DC-DC yükselten çevirici %95'e varan verimlik ile çalıştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
Nowadays, alternative solutions are being sought to meet the energy needs arising from the increase in the world population and to use energy efficiently. Thermoelectric generators (TEG) are part of the sustainable energy solution by converting waste heat into electrical energy. However, since their efficiency is low, both in order to operate with the best efficiency and for power regulation, the maximum power point tracking (MPPT) algorithm must be used with DC-DC converters. Since the energy produced by TEGs depends on the temperature difference due to their structure, temperature changes affect their power output. For this reason, they need DC-DC converters for power regulation. Current, voltage and power are monitored in power regulation and MPPT applications. In this study, the fuzzy logic control (FLC) method was used for the MPPT application of TEG and its performance was compared with the basic MPPT algorithm, the mix and observe (P&O) algorithm. The variable voltage output from TEG was increased by the designed synchronous DC-DC boost converter to 26.8 V, which can be used to charge the batteries. For this purpose, the design of the DC-DC boost converter was designed and analyzed in the LTspice program and the prototype was realized by making a printed circuit board (PCB) design in the KiCAD program. The simulations of the designed system were tested in the MATLAB/Simulink environment using the model of the Kyroterm TGM-199-1.4-0.8 TEG module. The synchronous DC-DC boost converter designed for the system was added to the TEG model used in the simulation and a load resistance that changes within a unit of time was added to the output of this converter. The FLC method and P&O algorithm were successfully run with the designed simulation model. In the experimental setup of the system, a synchronous FLC MPPT algorithm boost DC-DC converter was added between the TEG and the battery. The system was run using three load designs and prototypes of the DC-DC buck converters on the battery. The established synchronous DC-DC boost converter was run with both P&O and FLC MPPT algorithms. The synchronous DC-DC boost converter with FLC MPPT algorithm was operated with an efficiency of up to 95%.
Benzer Tezler
- Termoelektrik jeneratörler için eğri çıkarımlı ve ANFIS tabanlı MPPT geliştirilmesi
Development of curve substraction and ANFIS based MPPT for thermoelectric generators
ALPER FATİH DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolTokat Gaziosmanpaşa ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ABDULLAH HAKAN YAVUZ
- Termoelektrik jeneratörler için karıştır ve gözlemle maksimum güç noktası izleme metodu
Maximum power point tracking method with perturb and observe for thermoelectric generators
YUSUF ÇOBAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiManisa Celal Bayar ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAYATİ MAMUR
- Termoelektrik jeneratörler için izolesiz DC-DC çeviricilerin yüke bağlı davranışlarının incelenmesi
Investigation of load dependent behavior of non-isolated DC-DC converters for thermoelectric generators
ÇİĞDEM AKYILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiManisa Celal Bayar ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYATİ MAMUR
- Termoelektrik jeneratörlerin çok düşük sıcaklıklarda teorik ve deneysel karakterizasyonu
Theoretical and experimental characterisation of thermoelectric generators for cryogenic temperatures
HALUK ÖZGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALTUĞ ŞİŞMAN
- Termoelektrik modül kullanarak içten yanmalı bir otomobilin egzozundan atılan ısıdan enerji geri kazanımının termal analizi
Thermal analyse of waste heat recovery of exhaust gas from internal combustion engine using thermoelectric modules
ESRA HANÇER
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SİBEL GÜNEŞ