Yakıt Pili Uygulamaları için Kademeli Yükseltici DA/DA Dönüştürücü Devresinin Tasarımı

Yıl 2020, Cilt: 11 Sayı: 1, 29 - 37, 27.03.2020

Ayşe Bilhan

https://doi.org/10.24012/dumf.527601

Cited By: 1

Öz

Enerji talebine olan ihtiyacın gün geçtikçe artması, fosil yakıt kaynaklarının sınırlı olması ve güvenilir ve temiz enerji kaynaklarına duyulan ihtiyacın artması sebebiyle, alternatif enerji kaynaklarına ve bunların verimli kullanılmaları için gerekli olan devre yapıları üzerinde yapılan çalışmalar gün geçtikçe artmaktadır. Yakıt pilleri ve fotovoltaik hücrelerin tek bir hücrelerinden elde edilen gerilimlerin düşük olması sebebiyle seri yada paralel yapılar geliştirilerek çıkışlarında elde edilen gerilimlerin yükseltilmesi gerekmektedir. Ancak bu durum büyük güçlü uygulamalarda hem boyutu hem de maliyeti artırmaktadır. Bu nedenle gerek yakıt pilleri, gerek fotovoltaik paneller gerek ise diğer yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilen gerilimin büyük güç uygulamalarında kullanılabilmeleri için çeşitli dönüştürücü devreleri kullanılmaktadır. Çeşitli şekillerde (yükseltici, düşürücü vb.) tasarlanan DA/DA dönüştürücü devreleri daha yüksek doğru gerilim elde etmede kullanılırken, DA/AA dönüştürücüleri ise alternatif gerilimin gerekli olduğu devreler için tercih edilmektedir. Bu çalışmada, günümüzde tercih edilen yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanırken karşılaşılan sorunlardan biri olan düşük çıkış gerilimin yükseltilmesi üzerinde durulmuştur. Bu çalışmada besleme kaynağı olarak yakıt pili kullanılan bir sistem için kademeli yükseltici DA/DA dönüştürücü devresinin çalışması açıklanarak klasik DA/DA dönüştürücü devresiyle karşılaştırılmaktadır. Özellikle yüksek çıkış geriliminin ihtiyaç duyulduğu uygulamalarda tercih edilen bu devreler gerilim kazancını belirli oranda artırmaktadır. MATLAB programı kullanılarak gerçekleştirilen modeller de aynı değerde sabit görev periyodu için çıkış gerilim dalga şekilleri incelenerek kademeli yükseltici DA/DA dönüştürücü devresi ile daha yüksek gerilim seviyelerine ulaşıldığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Yükseltici dönüştürücü, yakıt pili, gerilim kazancı

Kaynakça

• Ali D.M. and Salman, S.K., (2006).Comprehensive Review of the Fuel Cells Technology and Hydrogen Economy, IEEE 41st International Conference, sayfa. 98-102, 6-8 Sept.
• Chen, Y.M., Huang, A.Q. and Yu, X., (2013). A high step-up three-port DC-DC converter for stand-alone PV/battery power systems, IEEE Trans. Power Electron., 28(11), sayfa: 50495062, Kasım.
• Devrim, Y., Devrim, H., Eroglu, İ., (2015). Development of 500 W PEM fuel cell stack for portable power generators, International Journal of Hydrogen Energy, 40(24), sayfa: 7707-7719.
• Hoogers, G., (2003). Fuel cell technology handbook. FL: CRC Press. Balakrishnan, J., (2007). Fuel Cell Technology, IEEE International conference, pp. 159-164,4-6 Dec.
• Juan, Y.L., (2011). An integrated-controlled AC/DC interface for microscale wind power generation systems, IEEE Trans. Power Electron., 26(5), sayfa: 1377-1384.
• Kolli, A., Gaillard, A., De Bernardinis, A., Bethoux, O., Hissel, D., ve Khatir, Z., (2015). A Review On DC/DC Converter Architectures For Power Fuel Cell Applications, Energy Conversion and Management, 105, sayfa 716-730.
• Laughton, M.A., (2002). Fuel Cells, Engineering Science and Education Journal, Vol. 11, sayfa. 716.
• Milanovic, M., Rodic, M., Truntic, M., (2012). DCDC Conditioning System for FC Application, 15th International Power Electronics and Motion Control Conference, EPE-PEMC, DS3d.3.
• Milind D., Bagewadi, Sanjay S. Dambhare, (2017). A Buck-Boost Topology Based Hybrid Converter for Standalone Nanogrid Applications, IEEE Second International Conference on DC Microgrids (ICDCM), 27-29 Haziran, sayfa 502506. Nehrir, M. H., Wang, C., (2009). Fuel Cell Modeling and Control: Distributed Generation Applications, IEEE Press and John Wiley & Sons, Ltd. ISBN 9780470233283.
• Nejabatkhah, F., Danyali, S., Hosseini, S.H., Sabahi, M. and Niapour, S.M., (2012). Modeling and control of a new three-input DC-DC boost converter for hybrid PV/FC/battery power system, IEEE Trans. on Power Electron., 27(5), sayfa: 2309-2324.
• Partridge, I., (2018). Cost comparisons for wind and thermal power generation, Energy Policy, Vol. 112, sayfa. 272-279.
• Rugolo, J., Aziz, M.J., (2012). Electricity storage for intermittent renewable sources, Energy Environ. Science, Vol. 5, sayfa. 7151-7160.
• Samosir, S., Anwari, M., Halim, A., Yatim, M., (2010). A simple PEM Fuel Cell Eöulator using Electrical Circuit Model, 2010 Conference Proceedings IPEC, sayfa 881-885, 27-29 Ekim.
• Sangwongwanich, A., Yang, Y., Sera, D., Blaabjerg, F., Zhou, D., (2018). On the Impacts of PV Array Sizing on the InverterReliability and Lifetime, IEEE Transactıons on Industry Applications, 54(4), sayfa: 3656-3667.
• Silpa. N and Chitra. J, (2014). An Improved Luo Converter for High Voltage Applications, International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, 4(5).
• Tekade, A., Juneja, R., Kurwale, M., Debre, P., (2016). Analysis of a Positive Output Super-Lift Luo Boost Converter, Int. Journal of Engineering Research and Applications, 6(2), sayfa: 74-78.
• Thounthong, P., Pierfederici, S., Daval, B., (2010). Analysis of Differential Flatness-Based Control for a Fuel CeU Hybrid Power Source, IEEE Transactions on Energy Conversion ,25(3), sayfa: 909-920.
• U.S. Energy Information Administration. International Energy Outlook 2016. Technical Report May 2016, EIA.
• Yang, L.S. ve Lin, C.C., (2015). Analysis and Implementation of a DC-DC Converter for Hybrid Power Supplies Systems”, Journal of Power Electronics, 15(6), sayfa: 1438-1445.