PARÇACIK SÜRÜ OPTİMİZASYONU İLE FOTOVOLTAİK SİSTEMLERDE KULLANILAN DC-DC DÖNÜŞTÜRÜCÜNÜN KONTROLÜ

Abstract

Photovoltaic (PV) system is known as a system generating electrical energy from solar energy. DC-DC converters is of great importance in terms of the system stability and efficiency in PV system. The sun angle, weather conditions such as temperature and load changes in the system cause the change of voltage values. It is important that the output voltage of DC-DC converter used in PV systems remain constant at the desired value and is retained in this value. So, it would have been easier to charge the batteries used in system and this increases the efficiency of the system. In this study, it is provided to keep constant the output value of DC-DC converter by using Proportional-Integral-Derivative (PID) control. Firstly the system is operated in an uncontrolled manner and then is operated with PID controller which its coefficients are calculated by conventional method which is Ziegler Nicols (ZN). Finally, the system is operated by using PID control method which its coefficients are calculated by Particle Swarm Optimization (PSO) method which is an optimization method. According to results obtained, it is observed that the voltage of the PID system which the coefficients are calculated by using PSO converges to reference value in shorter time.

Keywords

• Photovoltaic Systems, DC-DC converter, PSO

PARÇACIK SÜRÜ OPTİMİZASYONU İLE FOTOVOLTAİK SİSTEMLERDE KULLANILAN DC-DC DÖNÜŞTÜRÜCÜNÜN KONTROLÜ

Öz

Fotovoltaik(FV) sistem, güneş enerjisinden elektik enerjisi üreten sistem olarak bilinir. FV sistemde sistemin kararlılığı ve verimliliği açısından DC-DC dönüştürücüler büyük önem taşımaktadır. Güneş açısı, sıcaklık gibi hava koşulları ve sistemin yükündeki değişimler, gerilim de ğerinin değiştirir. FV sistemde kullanılan DC-DC dönüştürücü çıkış geriliminin istenilen değerde sabit kalması ve bu değerde tutulması önemlidir. Böylece sistemde kullanılan akülerin şarzı kolaylaşmış ve verim artmış olur. Bu çalışmada Oransal- İntegral-Türev (PID) kontrol kullanılarak DC-DC dönüştürücü çıkış gerilinin sabit tutulması sağlanmıştır. Sistem önce kontrolsüz bir şekilde çalıştırılmış daha sonra klasik yöntem Ziegler Nicols (ZN) ile katsayıları bulunan PID kontrol ile çalıştırılmıştır. Son olarak ise bir optimizasyon yöntemi olan Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) ile katsayıları bulunan PID kontrol yöntemi kullanılarak sistem çalıştırılmıştır. Elde edilen Sonuçlara göre, PSO ile katsayıları bulunan PID kontrol sisteminin gerilimi referans değerine daha kısa sürede getirdiği görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Fotovoltaik Sistemler, DC-DC dönüştürücü, PSO

References

1. Elshaer M., Mohamed A.,Smart Optimal Control of DC-DC Boost Converter in PV Systems 2010 IEEE/PES Transmission and Distribution Conference and Exposition: Latin America 403-410
2. Thao N. G. M., Dat M. T., Binh T.C., Phuc N.H., PID-Fuzzy Logic Hybrid Controller For Grid-Connected Photovoltaic Inverters IFOST 2010 Proceedings 1-5
3. Wu W.; Ye Y.; Liu Y. Small signal modeling of a novel single-phase photovoltaic inverter Power Electronics and Motion Control Conference, 2009. IPEMC '09. IEEE 6th International 2188-2192
4. Eltawil, M. A., and Zhao, Z., 2010, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14,112-129. doi: 10.1016/j.rser.2009.07.015 Meiqin M., Jianhui S., Chang L., Guorong Z., Yuzhu Z., Controller For 1kw-5kw Wind Solar Hybrid Generation Systems CCECE/CCGEI may 57 2008 niagara falls 2008 ıeee 1175-1178
5. Petcut F. M., Dragomir T. L., Solar Cell Parameter İdentification Using Genetic Algorithms CEAI vol 12 no 1 pp 30-37 2010
6. Aslan, M., Güldemir, H., “Yükseltici Tip DaDa Dönüştürücünün Kayma Mod Kontrolü” SAÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cilt, 2.Sayı 2005 (18-25)
7. Atacak, İ., Bay, Ö. F. ,” Tuning Gain Parameters Of A PI Controller Using Genetic Algorithm For Boost Dc-Dc Converter” Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS’09), 1315 Mayıs 2009, Karabük, Türkiye
8. Ürgün, S., Erfidan, T., Çoruh, N.,”Design and Implementation of DC-DC Buck Converter “ www.roboturk.googlecode.com Çelikel, H. K., “Taşıt Süspansiyon Sistemlerinin Bulanık Mantık Ayarlı Pıd Kontrolü” İstanbul Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi Haziran, 2006 (15-28)

9. Savaşçıhabeş A., Yapay Zeka Yöntemleri Kullanılarak Pıd Denetleyici Parametrelerinin Belirlenmesi Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, Mayıs 2008 KAYSERİ (35-42)
10. ERDOĞAN, M.E., 2006, “Bir Sistemin Öz Uyarlamalı Bulanık PID Kontrolör İle Kontrolü” Yüksek Lisans Tezi, İTÜ. F.B.E., 4-11.
11. Delice, Y., Parçacık Sürü Optimizasyonu İle Yapay Sinir Ağlarından Sınıflandırma Kuralı Çıkarımı Yüksek lisans tezi Erciyes Üniversitesi Sosyal Bilimleri Enstitüsü Kayseri (74-80) Kennedy, J., Eberhart, R.” Particle Swarm Optimization”, IEEE International Conferenceon Neural Networks, Perth, Australia, IEEE Servive Center, Piscataway, NJ, 1942-1948, 1995.
12. Arumugam, M. S., Chandramohan, A.,” A New and Improved Version of Particle Swarm Optimization Algorithm with Global-Local Best Parameters,” Knowl Inf Syst, DOI 1007/s10115-007-0109-z, 2007
13. Zhang, J. R., Zhang, J., Lok, T. M., Lyu, M. R.,” A Hybrid Particle Swarm Optimization Back-Propagation Algorithm for Feedforward Neural Network Training”, Applied Mathematics and Computation, 185, 1026-1037, 2007.
14. Fan, S. K. S. and Chiu, Y. Y.,” A Decreasing Inertia Weight Particle Swarm Optimizer, Engineering Optimization”, 39:2, 203 – 228, 2007.
15. Shi,Y. and Eberhart, R. C.,” A Modified Particle Swarm Optimizer”, In The IEEE International Conference of Evolutionary Computation, Anchorage, Alaska, 69–73,1998.