PV sistemlerindeki MPPT performansının interleaved dönüştürüsü ile artırılması

Abstract

Güneş enerjisi yenilenebilir enerji kaynakları arasında en çok tercih edilen kaynaklardan biridir. Güneş enerjisi ile elektrik üretimi için PV paneller kullanılır. PV panellerin çıkış güçleri ortamdaki ışınım miktarı, sıcaklık ve bağlanan yüke göre değişiklik gösterir. Değişen çıkış güçlerine rağmen, panellerin içinde bulunduğu sıcaklık ve ışınımda üretebildikleri bir maksimum güç değeri bulunmaktadır. MPPT (maksimum güç noktası izleme) uygulamaları ile değişen ışıma ve sıcaklıklarda PV panellerden maksimum güç elde edilebilmektedir. MPPT üzerine hem akademik hem de ticari olarak üretilmiş pek çok çalışma bulunmaktadır. Bu çalışmada PV paneller için MPPT işlemini gerçekleştiren, her katı kritik akım modunda çalışan 4 katlı interleaved boost dönüştürücü tasarlanmıştır. Kritik akım modu ile sıfır akımda anahtarlama yapılarak anahtarlama kayıplarında azalma sağlanırken, interleaved yapı ile panelden çekilen akım dalgalanmasının azaltılması sağlanmıştır. Tasarlanan dönüştürücünün kritik akım modunda çalışması open loop kontrol metodu ile sağlanmış, paneli maksimum güç noktasına ulaştırması için ise değiştir-gözetle (P&O) ve kısa devre akım (SCC) metotlarının beraber kullanıldığı bir hibrit MPPT algoritması tasarlanmıştır. Tasarlanan sistem hem simülasyon ortamında hem de gerçek ortamda test edilmiştir. Simülasyonda PLECS programı kullanılmıştır. Gerçek ortamda yapılan testler sonucunda tasarlanan dönüştürücünün MPPT veriminin %98 olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca tasarlanan 4 katlı kritik modda çalışan interleaved dönüştürücü, panelden aynı akım dalgalanmasını çekecek şekilde tasarlanmış bir tek katlı sürekli akım modunda çalışan geleneksel boost dönüştürücü ile simülasyon ortamında karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda, çalışmada tasarlanan ve her katında 1mH bobin bulunan 4 katlı kritik modda çalışan interleaved boost dönüştürücünün panelden çektiği akımdaki dalgalanma 0.07A bulunmuştur. Panelden aynı akım dalgalanmasını geleneksel tek katlı sürekli modda çalışan boost dönüştürücü 11.4mH bobin ile sağlayabilmiştir.