Değiştir&Gözle ve Artımsal İletkenlik MPPT Tekniklerinin Farklı Atmosferik Koşullar Altında Karşılaştırmalı Analizi

Abstract

Fotovoltaik sistemler, son yirmi yılda dünyada hızlı bir şekilde önemli bir enerji kaynağı haline gelmiştir. Fotovoltaik enerji, diğer enerji kaynaklarının sahip olduğu sera gazı emisyonu ve çeşitli olumsuz etkileri ortadan kaldırmasıyla yenilenebilir enerji kaynakları arasında büyük önem arz etmektedir. Güneş ışınımına ve ortam sıcaklığına göre fotovoltaik panellerin çıkış gücü farklı değerler alabilmektedir. Bu nedenle, fotovoltaik panellerden maksimum seviyede enerji elde etmek için farklı güç elektroniği stratejileri kullanılmaktadır. Maksimum Güç Noktası İzleme (MPPT) stratejisi, fotovoltaik sistemler için en çok kullanılan tekniklerin başında gelmektedir. Bu çalışmada, Değiştir&Gözle (P&O) ve Artımsal İletkenlik (IC) MPPT tekniklerinin farklı atmosferik koşullar altında karşılaştırmalı analizi yapılmıştır. P&O ve IC tekniklerinin performansı, Matlab/Simulink modeli kullanılarak simülasyon ortamında gözlemlenmiştir. Fotovoltaik sistemin maksimum güç noktasına ulaşma süresi ve çıkış gücündeki dalgalanmaya bağlı olarak iki MPPT tekniği karşılaştırılmıştır. Avantajlar, dezavantajlar ve kısıtlamalar tartışılmıştır. Tasarlanan fotovoltaik sistem her iki MPPT tekniği için maksimum güç noktasını düzgün bir şekilde izleyebilmektedir. Kullanılan IC tekniği kalıcı durum sağlandığında maksimum güç noktası etrafında daha az salınım sağlamakta ve benzetim çalışması başlatıldığında maksimum güç noktasına çok daha hızlı bir şekilde ulaşabilmektedir.

Keywords

• Solar enerji
• fotovoltaik sistemler
• MPPT
• ışınım
• sıcaklık

Comparative Analysis of P&O and IC MPPT Techniques under Different Atmospheric Conditions

Abstract

Solar photovoltaic (PV) systems have rapidly become a significant energy supply in the world over the last two decades. PV energy has demonstrated its importance among the other renewable energy sources concerning the greenhouse gas emissions and several negative impacts of other energy sources. According to the solar irradiation and ambient temperature, the output power of the PV panels can be of various values. Therefore, different types of power electronics strategies have been used to extract the maximum energy from the PV panels. Maximum Power Point Tracking (MPPT) strategy is the most used technique for PV systems. In this study, the comparative analysis of Perturb and Observe (P&O) and Incremental Conduction (IC) MPPT techniques are performed under different atmospheric conditions. The performance of the P&O and IC techniques is observed in the simulation environment using Matlab/Simulink model. Based on the tracking time and the fluctuation at the output of the PV system, two MPPT techniques are compared. The advantages, disadvantages, and limitations are discussed. The proposed PV system can properly track the maximum power point for both MPPT techniques. The IC technique offers a reduction of the steady-state oscillation and has a better response time to find the maximum power point at the start of the simulation.

Keywords

• Solar energy
• photovoltaic systems
• MPPT
• irradiation
• temperature

References

1. [1]. Bulut, K., Ghaderi, D., Maximum Power Point Tracking by the Small-Signal-Based PI and Fuzzy Logic Controller Approaches for a Two-stage Switched-Capacitor DC-DC Power Boost Converter; Applicable for Photovoltaic Utilizations, El-Cezerî Journal of Science and Engineering, 2020, 7(3): 1167-1190.
2. [2]. Kouro, S., Leon, J. I., Vinnikov, D., Franquelo, L. G., Grid-connected photovoltaic systems: An overview of recent research and emerging PV converter technology, IEEE Industrial Electronics Magazine, 2015, 9(1): 47-61.
3. [3]. Nwaigwe, K. N., Mutabilwa, P., Dintwa, E., An overview of solar power (PV systems) integration into electricity grids, Materials Science for Energy Technologies, 2020, 2(3): 629-633.
4. [4]. Omar, F. A., Gökkuş, G., Kulaksız, A. A., Şebekeden Bağımsız FV Sistemde Maksimum Güç Noktası Takip Algoritmalarının Değişken Hava Şartları Altında Karşılaştırmalı Analizi, Konya Journal of Engineering Sciences, 2019, 7(3): 585-594.
5. [5]. Karami, N., Moubayed, N., Outbib, R., General review and classification of different MPPT Techniques, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2017, 68: 1-18.
6. [6]. Motahhir, S., El Hammoumi, A., El Ghzizal, A., The most used MPPT algorithms: Review and the suitable low-cost embedded board for each algorithm, Journal of cleaner production, 2020, 246: 118983.
7. [7]. Mahalakshmi, R., Kumar, A., Kumar, A., Design of Fuzzy Logic based Maximum Power Point Tracking controller for solar array for cloudy weather conditions, Power and Energy Systems: Towards Sustainable Energy, 2014, 1-4.
8. [8]. Jalil, M. F., Khatoon, S., Nasiruddin, I., Bansal, R. C., Review of PV array modelling, configuration and MPPT techniques, International Journal of Modelling and Simulation, 2021, 1-18.

9. [9]. Christopher, I. W., Ramesh, R., Comparative study of P&O and InC MPPT algorithms, American Journal of Engineering Research (AJER), 2013, 2(12): 402-408.
10. [10]. Ahmed, J., Salam, Z., An enhanced adaptive P&O MPPT for fast and efficient tracking under varying environmental conditions, IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2018, 9(3): 1487-1496.
11. [11]. Yiğit, S., Yağcı, M., Modelling of Maximum Power Point Tracking of Photovoltaic Module Using Incremental Conductance Method, Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 2020, 1-5.
12. [12]. Mohanty, P., Bhuvaneswari, G., Balasubramanian, R., Dhaliwal, N. K., MATLAB based modeling to study the performance of different MPPT techniques used for solar PV system under various operating conditions, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2014, 38: 581-593.