Artımsal İletkenlik Yöntemini Kullanarak Fotovoltaik Modülün Maksimum Güç Noktası Takibinin Modellenmesi

Öz

Güneş enerjisi, tüm yaşayan organizmalar için önemi nedeniyle insan varoluşunun başlangıcından beri büyük ilgi görmektedir. Bu alaka güneş enerjisi, güneş paneli yardımıyla elektrik enerjisine dönüştürülmeye başladığında ilgi başka yöne evrildi. Bugüne kadar, fotovoltaik modülden maksimum enerjiyi elde etmek için farklı tiplerde güç elektroniği yöntemleri olmuştur. Maksimum güç noktası izleme (MPPT) algoritması, fotovoltaik (PV) kaynağın maksimum güç lokusu ile yük eşleşmesi sağlar ve bu yöntemde PV gücü, ışınlama ve sıcaklık gibi farklı çevresel faktörler için maksimum seviyesinde kalır. Bu çalışmada ise MPPT algoritmalarından artımlı iletkenlik tekniği özetlenmiş ve bu maksimum güç noktası izleme yöntemi Orta Anadolu yaz mevsiminin ortalama hava koşulları baz alınarak simule edilmiştir. Artımlı iletkenlik yönteminde, gücün PV gerilimine göre türevi maksimum güç noktasında sıfır, tepenin sağ tarafı için negatif ve tepenin sol tarafı için pozitiftir. Bu türev sıfır ise herhangi bir değişikliğe ihtiyaç duyulmaz. Ancak negatif ise modül voltajının azaltılması gerekir. Eğer pozitif ise daha da henüz güç tepe noktasına ulaşmadığı için artırılması gerekir. Gerilim ve akım ölçümüne bağlı olarak gerilimin artırılması veya azaltılması, dönüştürücü devreye bağlı olan MOSFET açılıp/kapatılarak gerçekleştirildi. Önerilen model simüle edildi ve simulasyondan elde edilen sonuçlar gelecekte yapılması planlanan deneysel çalışma için ümit vericiydi.

Anahtar Kelimeler

• Fotovoltaik
• Güneş Enerjisi
• Güneş Pili
• Maksimum Güç Noktası İzleyici
• Artımsal İletkenlik

Modelling of Maximum Power Point Tracking of Photovoltaic Module Using Incremental Conductance Method

Abstract

Solar energy is of great interest since the beginning of human existence because of its vitality for all living organisms. Once it started to be converted to electrical energy this interest shifted its direction. To date, there have been different types of power electronics methods to harvest the maximum energy from the photovoltaic module. In this study incremental conductance algorithm was summarized and this method for maximum power point tracking was modified for average weather conditions of central Anatolian summer. Maximum power point tracking (MPPT) algorithm provides load matching with the maximum power locus of the photovoltaic (PV) source and in this method PV power remains at its maximum level for different environmental factors such as irradiation and temperature. In incremental conductance method, derivative of power with respect to PV voltage is zero at maximum power point, is negative for right side of the peak and positive for left side of the peak. If this derivative is zero, there is no need for change. However, if it is negative the module voltage needs to be decreased; otherwise it needs to be increased. Increasing or decreasing the voltage depending on the voltage and current measurement was realized by turning on/off the MOSFET which is connected to the DC-DC converter circuit. The proposed model was implemented in the simulation environment and the results were obtained for future experimental verification.

Keywords

• Solar Energy
• Photovoltaic
• Solar Cell
• MPPT
• Incremental Conductance

Kaynakça

1. Sampaio, P. G. V., & González, M. O. A. (2017). Photovoltaic solar energy: Conceptual framework. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 74, 590-601.
2. Kabir, E., Kumar, P., Kumar, S., Adelodun, A. A., & Kim, K. H. (2018). Solar energy: Potential and future prospects. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82, 894-900.
3. Karami, Nabil, Nazih Moubayed, and Rachid Outbib. "General review and classification of different MPPT Techniques." Renewable and Sustainable Energy Reviews 68 (2017): 1-18.
4. Elgendy, Mohammed A., Bashar Zahawi, and David J. Atkinson. "Assessment of perturb and observe MPPT algorithm implementation techniques for PV pumping applications." IEEE transactions on sustainable energy 3, no. 1 (2011): 21-33.
5. Ye, Zhihao, and Xiaobo Wu. "Compensation loop design of a photovoltaic system based on constant voltage MPPT." In 2009 Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference, pp. 1-4. IEEE, 2009.
6. Safari, Azadeh, and Saad Mekhilef. "Incremental conductance MPPT method for PV systems." In 2011 24th Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering (CCECE), pp. 000345-000347. IEEE, 2011.
7. Sivakumar, P., Abdullah Abdul Kader, Yogeshraj Kaliavaradhan, and M. Arutchelvi. "Analysis and enhancement of PV efficiency with incremental conductance MPPT technique under non-linear loading conditions." Renewable Energy 81 (2015): 543-550.
8. Tey, Kok Soon, and Saad Mekhilef. "Modified incremental conductance MPPT algorithm to mitigate inaccurate responses under fast-changing solar irradiation level." Solar Energy 101 (2014): 333-342.

9. aLoukriz, Abdelhamid, Mourad Haddadi, and Sabir Messalti. "Simulation and experimental design of a new advanced variable step size Incremental Conductance MPPT algorithm for PV systems." ISA transactions 62 (2016): 30-38.
10. Lee, Jae Ho, HyunSu Bae, and Bo Hyung Cho. "Advanced incremental conductance MPPT algorithm with a variable step size." In 2006 12th International Power Electronics and Motion Control Conference, pp. 603-607. IEEE, 2006.