Güneş pili kaynaklı hidrojen üretim sistemi için yapay sinir ağları denetimli DA-DA çevirici tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Design and Implementation of Artificial Neural Network Controlled DC-DC Converter for Solar Cell-Based Hydrogen Production System
- Tez No: 956702
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTFA ERGİN ŞAHİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 146
Özet
Bu çalışmada, güneş enerjisi sistemi kullanılarak alternatif bir enerji kaynağı olan hidrojen üretimi gerçekleştirilmiştir. Bu sistemin tasarım ve kontrolü için yapay sinir ağları (YSA) destekli DA-DA düşüren dönüştürücü ve elektroliz sistemi kullanılmıştır. YSA destekli DA-DA düşüren dönüştürücü istenilen çıkış gerilimini elde etmek için tasarlanmıştır. Elektroliz sistemi ise hidrojen gazı elde etmek için tasarlanmış ve uygulaması yapılmıştır. Fotovoltaik (PV) panel olarak 545 W'lık model kullanılmıştır. Panel maksimum gerilimi 41,80 Volt ve maksimum güç akımı 13,93 amperdir. PV panel kontrol sistemi, panelden anlık olarak ölçülen panel gerilimi ve panel akımına karşılık gelen güç ve doluluk oranı değerlerinin, Espressif ESP32 S3 işlemcisi kullanılarak, yapay sinir ağları algoritması ile eğitilerek anlık olarak istenilen PWM sinyalini üretmekte ve DA-DA düşüren dönüştürücü sisteminin sürülmesini sağlamaktadır. DA-DA düşüren dönüştürücü çıkış değerleri 156 W sistem için teorik olarak 6,25 V ve 25 A olarak düşünülmüştür. Bu değerlerin seçilmesinin nedeni elektroliz sisteminin yüksek akım ve düşük gerilim değerlerinde verimli çalışmasıdır. Son olarak da elektroliz sistemi düşük iç direnç değerlerinde olması için paslanmaz çelik plaka ve Potasyum Hidroksit (KOH) çözeltisinden oluşturulmuş ve hidrojen gazı üretilmesi amaçlanmıştır. Bahsedilen devre öncelikle MATLAB/Simulink, LTspice ve Arduino IDE uygulamalarında test edilmiştir. Daha sonra sistem tasarımı ve gerçekleştirilmesi fiziki ortamda denenmiştir. Sonuç olarak yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş enerjisi sistemi kullanılarak çevresel değişimlere karşın yapay sinir ağları ile bütünleşik bir şekilde çalışan DA-DA düşüren dönüştürücü ve hidrojen üretimi gerçekleştirilmesi için proton değişim membranlı (PEM) elektroliz sistemi tasarımı yapılmış ve sonuçlar elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, hydrogen production, an alternative energy source, was achieved using a solar energy system. An artificial neural network (ANN) assisted DC-DC buck converter and electrolysis system were used for the design and control of this system. The ANN assisted DC-DC buck converter was designed to achieve the desired output voltage. The electrolysis system was designed and implemented to produce hydrogen gas. A 545 W model was used as the photovoltaic (PV) panel. The maximum panel voltage was 41.80 volts, and the maximum power current was 13.93 amps. The PV panel control system uses the Espressif ESP32 S3 processor, trained with an artificial neural network algorithm, to instantly generate the desired PWM signal and drive the DC-DC buck converter system. The theoretical DC-DC buck converter output values for a 156 W system are 6.25 V and 25 A. These values were chosen to ensure the electrolysis system operates efficiently at high current and low voltage. Finally, the electrolysis system was constructed from stainless steel plates and a potassium hydroxide (KOH) solution to maintain low internal resistance, aiming to produce hydrogen gas. The circuit was first tested in MATLAB/Simulink, LTspice, and the Arduino IDE. The system design and implementation were then tested in a physical environment. Consequently, a DC-DC buck converter integrated with artificial neural networks to respond to environmental changes using renewable energy sources, including solar energy, and a proton exchange membrane (PEM) electrolysis system for hydrogen production were designed and the results were obtained.
Benzer Tezler
- Intelligent control system design and deployment for fuel cell air supply systems
Yakıt pili hava besleme sistemleri için akıllı kontrol sistemi tasarımı ve uygulamaya alınması
FATİH KENDİR
Doktora
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUFAN KUMBASAR
- Dynamic modelling, simulation based analysis and optimization of hybrid ship propulsion systems
Gemi hibrit tahrik sistemlerinin dinamik modellemesi, optimizasyonu ve simülasyon temelli analizi
ÖMER BERKEHAN İNAL
Doktora
İngilizce
2022
Denizcilikİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ DENİZ
- Analysis of the availability and applicability of fuel cell as a main power unit for a commercial ship
Bir ticari gemi için yakıt pilinin ana güç üreticisi olarak kullanılabilirliği ve uygulanabilirliğinin analizi
ÖMER BERKEHAN İNAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Denizcilikİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ DENİZ
- Hidrojen yakıt pilleri için test istasyonu geliştirilmesi
Test station development for hydrogen fuel cells
BURHAN BURAK GENÇKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Mühendislik BilimleriBursa Teknik ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYETÜL GELEN
- Türkiye'nin farklı konumlarında farklı topolojilerde fotovoltaik-rüzgâr-yakıt pili hibrid güç sistemlerinin modellenmesi, karşılaştırmalı simülasyonu ve uygulamalı performans analizi
Modeling & comparative simulation & practical performance analysis of photovoltaic-wind-fuel cell hybrid power systems in different topologies/locations in Turkey
METE ÇUBUKÇU