TY  - JOUR
T1  - Model tabanlı bir PV emülatör tasarımı ve gerçekleştirilmesi
TT  - Design and implementation of a model-based PV emulator
AU  - Eşlik, Ardan Hüseyin
AU  - Yıldız, Enes
AU  - Güneş, İbrahim
AU  - Kaysal, Kübra
AU  - Yalvaç, Mehmet
AU  - Çınar, Said Mahmut
PY  - 2023
DA  - October
Y2  - 2023
DO  - 10.28948/ngumuh.1246675
JF  - Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi
JO  - NÖHÜ Müh. Bilim. Derg.
PB  - Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi
WT  - DergiPark
SN  - 2564-6605
SP  - 1109
EP  - 1118
VL  - 12
IS  - 4
LA  - tr
AB  - Fotovoltaik (Photovoltaic – PV)  panellerinin çıkış voltajı; ışınım, sıcaklık, gölgelenme gibi farklı birçok faktöre bağlı olarak değişmektedir. Bu gibi faktörlerin çevresel şartlara bağlı olarak değişkenlik göstermesi nedeniyle PV panel testleri esnasında aynı çevresel şartların tekrar oluşturulması pek mümkün değildir. Ancak PV panel emülatörleri, belirli bir zaman dilimi için girdi olarak sunulan çevresel verileri kullanarak o dönemdeki şartları taklit edebilmektedirler. Gerçekleştirilen bu çalışmada, PV paneli üzerinde oluşabilecek kısmi gölgelenme etkilerinin modellenebildiği, model tabanlı bir PV paneli emülatörü oluşturulmuştur. Bu emülatör, toplamda 250W çıkış gücüne sahip olabilecek şekilde 3 adet 20’şer hücrelik ve kendi aralarında atlama diyotları ile bağlanmış durumda olan DC-DC (Direct Current - DC) dönüştürücüye ve 32 bitlik bir mikro-denetleyici kartına sahiptir. Emülatörün yazılımı Matlab Simulink modelleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan PV emülatörü, dört farklı gölgelenme kurgusuyla teste tabi tutulmuştur. Deney sonucunda elde edilen veriler, gerçek PV panel çıktıları ve MATLAB/Simulink ortamında elde edilen simülasyon sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda, tüm gölgelenme durumları için 0.76’nın üzerinde r^2 skoru değeri elde edilmiş, deney ve simülasyon sonuçlarının oldukça yakın olduğunu ortaya konmuştur. Yüksek performansı ile emülatör, herhangi bir alanda, çatıda veya cephede kurulacak PV sistemlerinin teknolojik ve ekonomik fizibilite analizini kolaylaştırır.
KW  - PV emülatörü
KW  - Kısmi gölgelenme
KW  - PV paneli
KW  - ARM mikro-denetleyici
KW  - Gömülü Sistemler
N2  - Output voltage of Photovoltaic (PV) panels; It varies depending on many different factors such as radiation, temperature, shading. Since such factors vary depending on environmental conditions, it is not possible to re-establish the similar environmental conditions during PV panel tests. However, PV panels emulators can imitate the conditions of that period by using the environmental data presented as input for a certain time period. In this study, a model-based PV panel emulator was created to model the effects of partial shading that may occur on the PV panel. This emulator has a 32-bit microcontroller board and a DC-DC converter with 3 20 cells each, connected by jumper diodes, with a total output power of 250W. The software of the emulator was implemented using MATLAB Simulink models. The designed PV emulator has been tested with four different shading configurations. The data obtained at the end of the experiment were compared with the actual PV panel outputs and simulation results obtained on the MATLAB/Simulink environments. The comparison resulted in an r^2 score value above 0.76 for all shading cases, indicating that the experimental and simulation results are quite close. With its high performance, the emulator facilitates the technological and economic feasibilitie analysis of PV systems to be installed in any area, roof or facade.
CR  - A. Akgün ve A. Kırçay, PID ve kayan kipli kontrol kullanarak dc motor besleme amaçlı bir pv sistemin tasarlanması. Harran Üniversitesi Mühendislik Dergisi, 7(2), 71-90, 2022. https://doi.org /10.46578/humder.14 1 916
CR  - A.I.M. Ali and H.R.A. Mohamed, Improved p&o mppt algorithm with efficient open-circuit voltage estimation for two-stage grid-integrated pv system under realistic solar radiation. International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 137, 107805, 2022. https ://doi.org/10.1016/j.ijepes.2021.107805
CR  - A. Boucharef, A. Tahri, F. Tahri, S. Silvestre and M. Bourahla, Solar module emulator based on a low-cost microcontroller. Measurement, 187, 110275, 2022. https://doi.org/10.1016/j.measurem e nt.2021.11025
CR  - A. Cordeiro, M. Chaves, P. Gâmboa, F. Barata, P. Fonte, H. Lopes and J. Martins, Combining power electronic converters and automation to simulate solar pv systems. 7th International Conference on Smart and Sustainable Technologies, 2022. https://doi.org/10.239 19/SpliTech55088.2022.9854352
CR  - O. Doğmuş, E. Kılıc, Ş. Sami ve M. Güneş, PSO algoritması ile optimize edilmiş pid denetleyicinin fotovoltaik mppt sistemine uyarlanması. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 20(4), 1-8, 2017. https://doi.org/10. 17780/ksujes.362618
CR  - G.A. Kumar, Optimal power point tracking of solar and wind energy in a hybrid wind solar energy system. International Journal of Energy and Environmental Engineering, 13(1), 77-103, 2022. https://doi.org/10. 1007/s40095-021-00399-9
CR  - L. L. Carralero, F. F. Costa, A.P. Tahim, PV emulator based on a four-switch buck-boost dc-dc converter. In 2019 IEEE 15th Brazilian Power Electronics Conference and 5th IEEE Southern Power Electronics Conference, 1-5, 2019. https://doi.org/10.1109/COB EP/SPEC44138.2019.9065364
CR  - A. Kaysal, S. Köroğlu, Y. Oğuz, K. Kaysal, Design and experimental implementation of dc-dc converter based self-tuning fuzzy PI controller. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 38(1), 483-495, 2023. https://doi.org/ 10.17341/gazim mfd.739775.
CR  - I. Moussa, A. Bouallegue, A.Khedher, New mppt algorithm modeling for photovoltaic emulator designed in fpga. 2017 International Conference on Green Energy Conversion Systems, pp. 1-7, Hammamet, 23-25 March 2017. https://doi.org/ 10.1109/GECS.2017 .8066205
CR  - M. Teke, A.S.M. Al-Arjeeli ve F. Korkmaz, PV sistemler için mppt kontrol cihazı tasarımı ve karşılaştırılması. International Journal of Engineering Research and Development, 15(1), 1-15, 2023. https:// doi.org/10.29137/umagd.1113630
CR  - S. Samal, P.K. Barik, R.K. Soni and S. Nayak, Simulation and experimental investigation of a smart mppt based solar charge controller. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 44(3), 7748-7763, 2022. https://doi.org/10.10 80/15567036.2022.2116507
CR  - K.T. Saraswathi, P. Arumugam, G.V. Swaminathan and S. Periasamy, An artificial neural network-based comprehensive solar photovoltaic emulator. International Journal of Photoenergy, 2022. https://doi. org/10.1155/2022/ 4741428
CR  - Y. Wang, C. Yanarates and Z. Zhou, External current source–based unilluminated pv partial shading emulation system verified through the hybrid global search adaptive perturb and observe mppt algorithm. Frontiers in Energy Research, 10, 1, 2022. https:// doi.org/10.3389/fen rg.2022.868951
CR  - S. Gürkan ve E. Aytav, Fotovoltaik panel emülatörü tasarımında dijital ikiz kullanımı. Journal of the Institute of Science and Technology, 12(1), 194-206 2022.  https://doi.org/10.21597/jist.1008632
CR  - D. Ickilli, H. Can, K.S. Parlak, Development of a fpga-based photovoltaic panel emulator based on a dc/dc converter. 38th IEEE photovoltaic specialists conference, pp. 001417-001421, 2012. https://doi.org/ 10.1109/PVS C.2012.6317863
UR  - https://doi.org/10.28948/ngumuh.1246675
L1  - https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/2934628
ER  -