Mehmet DEMİRTAŞ, İbrahim SEFA, İlhami ÇOLAK, Erdal IRMAK

Güneş enerjili sistemler için mikrodenetleyici tabanlı DA/DA yükselten dönüştürücü

Bu çalışmada güneş enerjili sistemler için mikrodenetleyici tabanlı bir DA/DA yükselten dönüştürücü tasarımı ve uygulaması gerçekleştirilmiştir. Sistemin çalışması için gerekli anahtarlama sinyalleri mikrodenetleyici tarafından üretilmektedir. Aynı şekilde, dönüştürücünün girişindeki akım ve gerilim bilgileri mikrodenetleyici tarafından okunarak sistemin gücü hesaplanmaktadır. Çalışmada, çıkış gücünün sürekli olarak en yüksek seviyede tutulması için “maksimum güç takibi” uygulaması geliştirilmiştir. Bu uygulama ile giriş gerilim seviyesindeki artış, ya da azalmaya bağlı olarak dönüştürücünün anahtarlama sinyalinin, iletim ve kesim oranları değiştirilmekte ve çıkış akımı hep maksimum gücü elde edecek şekilde ayarlanmaktadır. Uygulama sonucunda dönüştürücü çıkışındaki doğru gerilim üzerinde bulunan dalgalanma değerinin IEC 61204 standardına uygun olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca dönüştürücüde kullanılan maksimum güç takibi uygulaması yardımıyla sistemin normal çalışmaya göre % 36 daha verimli çalıştığı ve yükselten dönüştürücünün veriminin %92 olduğu deneysel çalışmalar sonucunda tespit edilmiştir.

Microcontroller based DC/DC boost converter for solar energy systems

In this study, a microcontroller based DC/DC boost converter has been designed and implemented for solar energy systems. The switching signals required to operate the system are generated by the microcontroller. Similarly, the current and the voltage values at the input terminal of the converter are measured by the microcontroller, and then the power of the system is calculated. In the system developed, “maximum power point tracking” (MPPT) application is also developed to keep the output power as the maximum level continuously. On-off times of the switching signals of the converter are modulated in accordance with the variations on the input voltage level and then the output current is automatically adjusted to obtain the maximum output power. The application results have shown that the ripple factor on the DC voltage at the output of the converter corresponds with the limits of the IEC61204 standards. Furthermore, it has been experimentally observed that the system using MPPT application operates as 36% more efficient than the classical operation and efficiency of the boost converter has been determined as 92%.

PDF

___

1. Evrendilek, F., Ertekin, C. “Assessing The Potential of Renewable Energy Sources in Turkey“, Renewable Energy, Vol. 28, 2303- 2315, 2003.
2. Ralph, E.L., Linder, E.B., “Advanced Solar Panel Designs”, Photovoltaic Specialists Conference, 1996, Conference Record of the Twenty Fifth IEEE, Washington D.C, U.S.A., 297-300, 13-17 May 1996.
3. Muhidaa, R.B., Parkb, M., Dakkakb, M., Matsuurab, K., Tsuyoshic, A., Michirac, M., “A Maximum Power Point Tracking For Photovoltaic-Spe System Using A Maximum Current Controller”, Solar Energy Materials & Solar Cells, Vol. 75, 697–706, 2003.
4. Mukerjee, A.K., Dasgupta, N., “DC Power Supply Used as Photovoltaic Simulator for Testing MPPT Algorithms”, Renewable Energy, Vol. 32, 587–592, 2007.
5. Salas, V., Olıas, E., Lazaro, A., Barrado, A., “New Algorithm Using Only One Variable Measurement Applied to A Maximum Power Point Tracker”, Solar Energy Materials & Solar Cells, Vol. 87, 675–684, 2005.
6. Duru, H. T., “A Maximum Power Tracking Algorithm Based on Impp = F(Pmax) Function for Matching Passive and Active Loads to A Photovoltaic Generator”, Solar Energy, Vol. 80, 812–822, 2006.
7. Hua, C.A., Lin, B. J., “An On-Line MPPT Algorithm For Rapidly Changing Illuminations of Solar Arrays”, Renewable Energy, Vol. 28, 1129–1142, 2003.
8. Bayındır, R., Kaplan, O., “PIC Denetimli Reaktif Güç Rölesi Tasarımı”, Gazi Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt 22, Sayı 1, 47-56, 2007.
9. Veerachary, M., Senjyu, T., Uezato, K., “Voltage-Based Maximum Power Point Tracking Control of PV System”, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, Vol. 38, No.1, 262-270, 2002.
10. Mohan, N., Undeland, T. M., Robbins, W. P., “Power Electronics: Converters, Applications and Design”, 2nd Edition, John Wiley & Sons Inc., England, 1995.
11. Yuvarajan, S.A., Yu, D.A., Xub, S., “A Novel Power Converter for Photovoltaic Applications”, Journal of Power Sources, Vol. 135, 327–331, 2004.
12. Koutroulis, E., Kalaitzakis, K., Voulgaris, N.C., “Development of a Microcontroller-Based Photovoltaic Maximum Power Point Tracking Control System”, IEEE Transactions on Power Electronics, Vol. 16, No. 1, 46-54, 2001.
13. Markvat, T., Castaner, L., “Practical Handbook of Photovoltaics: Fundamentals and Applications”, Elsevier, Amsterdam, Netherlands, 2006.
14. Munoz, F.J., Almonacid, G., Nofuentes, G., Almonacid, F., “A New Method Based On Charge Parameters to Analyse The Performance of Stand-Alone Photovoltaic Systems”, Solar Energy Materials & Solar Cells, Vol. 90, 1750–1763, 2006.
15. Demirtaş, M., “Bilgisayar Kontrollü Güneş Takip Mekanizması Tasarımı ve Uygulaması”, Politeknik Dergisi, Vol. 9, Sayı 4, 247-253, 2006.
16. FUJI ELECTRIC “e-Front Runners Catalog- Protection Circuit Desing”, Chapter 5, 11-14, 2007.