REZONANS DÖNÜŞTÜRÜCÜLÜ FOTOVOLTAİK BATARYA ŞARJ SİSTEMİ

Yıl 2020, Cilt: 2 Sayı: 1, 11 - 20, 29.04.2020

Harun Ozbay

https://doi.org/10.46387/bjesr.632715

Cited By: 3

Öz

Bu çalışmada, batarya şarj sistemleri için yüksek frekanslı, yüksek
verimli, maksimum güç noktası takibi (MPPT) ve rezonans frekans takibi
yapabilen sistemin benzetimi yapılmıştır. Yarım köprü seri rezonans devresi ile
yüksek frekanslı anahtarlama yapılarak sistemin güç yoğunluğu artırılmış ve aynı
zamanda anahtarlama kayıpları ortadan kaldırılmıştır. Rezonans dönüştürücülü Fotovoltaik
(PV) sistemlerde etkili bir maksimum güç noktası takibi yapılabilmesi için
değişken frekans ve görev oranı kontrollü bir MPPT algoritması
geliştirilmiştir. Önerilen sistemde geliştirilen algoritma ile faz kilitlemeli
döngü (PLL) kullanılarak anahtarlama frekansı 50 kHz ile 100 kHz arasında
değiştirilmektedir. Böylece rezonans frekansının takibi her koşulda başarılı
bir şekilde sağlanmıştır. Ayrıca PV sistemdeki panellerden maksimum güç elde
edilebilmesi için görev döngüsü değiştirilen frekansa uygun olarak %20 ile %50
arasında değiştirilmiştir. Geliştirilen algoritma ile 400-1000 W/m² farklı güneş
radyasyonu seviyesi arasındaki PV panellerden elde edilebilecek maksimum güç
sisteme yüksek verimlilikle aktarılmıştır. Önerilen sistemin performansını değerlendirmek
için 600W’lık batarya şarj sisteminin benzetimi yapılarak sonuçları karşılaştırmalı
olarak sunulmuştur.  

Anahtar Kelimeler

Fotovoltaik Sistemler, Seri Rezonans Dönüştürücü, Sıfır Akım Anahtarlama, Batarya Şarj, PSIM

Kaynakça

• [1] M. A. G. De Brito, L. Galotto, L. P. Sampaio, G. de Azevedo e Melo, and C. A. Canesin, “Evaluation of the main MPPT techniques for photovoltaic applications,” Industrial Electronics, IEEE Transactions on, vol. 60, no. 3, pp. 1156-1167, 2013. [1] A. Karafil, H. Ozbay, and M. Kesler, “Temperature and solar radiation effects on photovoltaic panel power.” Journal of New Results in Science, vol. 5, pp. 48-58, 2016. [3] C.H. Chang, E.C. Chang, and H.L. Cheng, “A high-efficiency solar array simulator implemented by an LLC resonant DC-DC converter,” Power Electronics, IEEE Transactions on, vol. 28, no. 6, pp. 3039-3046, 2013. [4] M.K. Murthy, N. Sandeep, and P.S. Kulkarni, “Analysis and design of ZVS-PWM active clamping DC-to-DC Cuk converter based PV generation system”, Engineering and Systems (SCES), 2014 Students Conference on. IEEE, pp 1-6, 2014. [5] L. Piegari, and R. Rizzo, “Adaptive perturb and observe algorithm for photovoltaic maximum power point tracking”, IET Renewable Power Generation, vol. 4, no. 4, pp. 317-328, 2010. [6] T. Esram, and P.L. Chapman, “Comparison of photovoltaic array maximum power point tracking techniques”, IEEE Transactions on Energy Conversion EC, vol. 22, no. 2, pp. 439, 2007. [7] M.K. Kazimierczuk, and D. Czarkowski, “Resonant power converters”, JohnWiley & Sons., 2012. [8] A. Karafil, H. Ozbay, and S. Oncu, “Power control of resonant converter MPPT by pulse density modulation,” In IEEE 10th International Conference on Electrical and Electronics Engineering (ELECO) pp. 360-364, 2017. [9] M. Rashid, "Power Electronics Circuits, Devices And Applications," Prentice Hall (Second Edition), 1993. [10] S. H. Ryu, D. H. Kim, M. J. Kim, J. S. Kim, and B. K. Lee, “Adjustable Frequency–Duty-Cycle Hybrid Control Strategy for Full-Bridge Series Resonant Converters in Electric Vehicle Chargers,” Industrial Electronics, IEEE Transactions on, vol. 61 no. 10, pp. 5354-5362, 2014. [11] Y.C. Chuang, Y.L. Ke, H.S. Chuang, and H.K. Chen, “Implementation and analysis of an improved series-loaded resonant DC-DC converter operating above resonance for battery chargers”, Industry Applications, IEEE Transactions on, vol. 45, no. 3, pp. 1052-1059, 2009. [12] H.J. Chui, Y.K. Lo, T.P. Lee, Q.S. Chen, W.L. Yu, J. X. Lee, & S.C. Mou, “A battery charger with maximum power point tracking function for low-power photovoltaic system applications,” International Journal of Circuit Theory and Applications, vol. 39 (3), pp. 241-256. Mar. 2011. [13] H.I. Hseih, S.F. Shih, J.H. Hseih, and G.C. Hsieh, “A study of high-frequency photovoltaic pulse charger for lead-acid battery guided by PI-INC MPPT,” Renewable Energy Research and Applications (ICRERA), 2012 International Conference on. IEEE, pp. 1-6, 2012. [14] S. Hu, J. Deng, C. Mi, and M. Zhang, “Optimal design of line level control resonant converters in plug-in hybrid electric vehicle battery chargers”, IET Electrical Systems in Transportation, vol. 4, no. 1, pp. 21-28, 2013. [15] R. L. Steigerward, ”Practical Design Methodologies for Load Resonant Converters operating above resonance.” IEEE Telecommunication energy conference. pp. 172-179, I992. [16] H. Özbay, S. Öncü, and M. Kesler, “SMC-DPC based active and reactive power control of grid-tied three phase inverter for PV systems,” International Journal of Hydrogen Energy, vol. 42, no. 28, pp. 17713-17722, 2017. [17] N. Kumar, B. Singh, and B. K. Panigrahi, “Integration of Solar PV with Low-Voltage Weak Grid System: using Maximize-M Kalman Filter and Self-tuned P&O Algorithm,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 66, no. 11, pp. 9013-9022, 2019. [18] S. Oncu, and A. Karafil, “Pulse density modulation controlled converter for PV systems,” International Journal of Hydrogen Energy, vol. 42, no. 28, pp. 17823-17830, 2017.