Güneş enerjisi üretim sistemleri için dc/dc ve dc/ac güç dönüştürücülerinin tasarımı ve fuzzy-pı ile kontrolü

Abstract

Gerek bireylerin yaşamlarını sürdürebilmeleri açısından insan hayatının vazgeçilmez bir parçası olması gerekse de ülkelerin sosyo-ekonomik düzeyini, gelişmişlik seviyesini, sanayi, bilim, teknoloji, güvenlik vb. gibi alanlarda konumlarını belirlemesi bakımından enerji son derece önemli bir yere sahiptir. Gelişen teknoloji ve artan nüfus ile birlikte enerjiye duyulan bu ihtiyacın büyük bir kısmı günümüzde yaygın olarak fosil kökenli dediğimiz petrol, kömür ve doğalgaz gibi yakıtlar tarafından karşılanmaktadır. Fakat fosil kökenli yakıtların kullanımı sonucunda çevreye verdikleri zararlar, artan kullanımla birlikte tükenme noktalarına gelmeleri ve bunun bir sonucu olarak da fiyatlarının giderek artması neticesinde yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanımına olan ilginin artmasına neden olmuştur. Yenilenebilir enerji kaynaklarının temelini oluşturan ve en çok kullanılan alternatif enerjilerin başında ise güneş enerjisi gelmektedir. Güneş enerjisi, ulaşılabilirliği ve potansiyeli gibi avantajları da göz önüne alındığında bu enerji kaynağının diğer yenilenebilir enerji kaynaklarına göre önemini ortaya koymaktadır. Güneş enerjisi sistemlerinde kullanılan fotovoltaik paneller yapıları gereği güneş ışığındaki foton enerjisini doğrudan DA olarak elektrik enerjisine dönüştüren yapılardır. Fakat paneller tarafından üretilen bu gerilimin değeri hem genlik hem de dalga formu bakımından tüketicilerin yaygın olarak ihtiyaç duyduğu AA enerji şeklinden farklıdır. Bu sebeple paneller tarafından üretilen enerjinin etkin olarak kullanılabilmesi için bir takım güç dönüştürücülerine ihtiyaç vardır. Bu dönüştürücüler güneş enerjisi sistemlerinde kullanılan DA/DA ve DA/AA dönüştürücülerdir. Bu tez çalışmasında güneş enerjisi sistemlerinde kullanılan bu güç dönüştürücülerin tasarımının yapılması ve kontrol tekniği olarak da bulanık mantık ve PI kontrol tekniklerinin birlikte kullanılmasıyla paneller tarafından üretilen enerjinin tüketiciler tarafından kullanılabilmesi amaçlanmıştır. Aynı zamanda güneş panelleri tarafından üretilen enerjinin akü grubu tarafından depo edilerek enerji üretiminin yapılamadığı zamanlarda yükleri beslemek üzere kullanılması sağlanmaktadır. Ayrıca güneş panellerinden elde edilen enerjinin en verimli şekilde üretilebilmesini sağlamak açısından da maksimum güç noktası takip sistemi kullanılarak sistem veriminin artması sağlanmıştır.

Energy has an extremely important role in terms of both being an indispensable part of human life and determining their socio-economic level, level of development, industry, science, technology and security. With the developing technology and the increasing population, a great part of the need for energy is met by fuels such as petroleum, coal and natural gas. However, the damage they have caused to the environment and the depletion as a result of their being widely used and accordingly the increase in prices have led to an increase in interest in the use of renewable energy sources in the end. Solar energy is the forefront and the most widely exploited alternative energy source, which forms the basis of renewable energy sources. Considering the advantages of accessibility and potential, solar energy is more important than other renewable energy sources. Photovoltaic panels used in solar energy systems are structures that convert the photon energy of sunlight directly to DA electrical energy. However, the value of this voltage generated by the panel differs from the AA energy type that is commonly required by consumers in both amplitude and wave form. For this reason, a number of power converters are needed for the energy generated by the panel to be used effectively. These converters are DA/DA and DA/AA converters used in solar energy systems. In this study, it is aimed it is also aimed that consumers could use the energy produced by the panels through the control technique in which fuzzy logic and PI control techniques are used together. At the same time, the energy generated by the solar panels is stored by the battery and used to feed the loads when energy production cannot be done. In addition, maximum power point tracking system has been used to increase the efficiency of the system in order to ensure that the energy obtained from the solar panels can be produced in the most efficient way.