Arduino tabanlı mppt solar şarj kontrolörü tasarımı ve uygulaması

Abstract

Gelişen teknoloji ve sanayileşme, enerjiye olan ihtiyacı her geçen gün arttırmaktadır. Enerji üretiminde fosil yakıtlar önemli bir yer teşkil etmektedir. Bu kaynakların çevreci olmaması ve yakın zamanda tükeneceğinin öngörülmesi, yenilenebilir enerji kaynaklarına olan gereksinimi arttırmaktadır. Bu kaynaklardan biri de güneş enerjisidir. Fotovoltaik paneller kullanılarak güneş ışınımından elektrik enerjisi elde edilmektedir.

Fotovoltaik panellerden elde edilen enerji; ışınım, sıcaklık, kirlenme gibi faktörlere bağlı olarak değişkenlik göstermektedir. Bu nedenle, şebekeden bağımsız sistemlerde panelin doğrudan doğruya aküyü şarj etmesi uygun değildir. Fotovoltaik sistemlerde akım ve gerilim doğrusal olmayan bir şekilde artmakta olup, gücün maksimum olduğu bir nokta vardır. Bu maksimum güç noktası çeşitli yöntemlerle izlenmekte ve enerji mümkün olan en az oranda kayba uğrayarak depolanmaktadır. Bataryanın tamamen boşalması ya da aşırı şarj olmasının önüne geçmek için şarj kontrolör devreleri kullanılmaktadır. Kontrollü bir şekilde yapılan şarj, bataryanın ömrünün daha uzun olmasını sağlamaktadır. Bu işlemi gerçekleştirmek için MPPT ve PWM şarj kontrolörleri kullanılmaktadır. PWM kontrolörlerin verimi oldukça düşüktür. MPPT kontrolörler ise panelden çekebileceği maksimum enerjiyi elde etmeye çalışmaktadır.

Bu tez çalışmasında, Arduino ile kontrol edilen maksimum güç noktası izleyici solar şarj kontrolörü devresi tasarlanmış, devre gerçekleştirilmiş ve deneysel çalışmaların sonuçları irdelenmiştir. Maksimum güç noktasının takibinde değiştir-gözle (P&O) yöntemi kullanılmıştır. Fotovoltaik panellerden elde edilen enerjinin verimliliğinin arttırılması amaçlanmıştır.

Developing technology and industrialization increase the need for energy every day. Fossil fuels play an important role in energy production. The fact that these resources are not environmentally friendly and that they will soon be exhausted increases the need for renewable energy sources. One of these sources is solar energy. Photovoltaic panels provide electrical energy from solar radiation.

Energy from photovoltaic panels varies depending on factors such as radiation, temperature and contamination. Therefore, in off-grid systems, it is not appropriate for the panel to charge the battery directly. In photovoltaic systems, the current and voltage increase non-linearly and there is a point where power is maximum. This maximum power point is monitored by various methods and the energy is stored with minimum loss. Charge controller circuits are used to prevent the battery from being completely discharged or overcharged. Controlled charging ensures longer battery life. MPPT and PWM charge controllers are used to perform this operation. PWM controllers have very low efficiency. MPPT controllers try to get the maximum energy they can pull from the panel.

In this thesis, Arduino controlled maximum power point tracer solar charge controller circuit was designed, the circuit was performed and the results of experimental studies were examined. The perturb and observe (P & O) method was used to monitor the maximum power point. It is aimed to increase the efficiency of energy obtained from photovoltaic panels.