Programlanabilir güç kaynağı ve DC/DC Dönüştürücü tabanlı PV emülatörlerinin tasarımı ve performans testi
Yıl: 2021 Cilt: 36 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 1361 - 1372 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.713432 İndeks Tarihi: 10-11-2022
Programlanabilir güç kaynağı ve DC/DC Dönüştürücü tabanlı PV emülatörlerinin tasarımı ve performans testi
Öz: Güneş (photovoltaic-PV) panelleri güneş ışınımından elektrik enerjisi üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. PV panellerinin elektrik enerjisi üretimi; güneş ışınımı, sıcaklık, yarı iletken karakteristiği, yüzey temizliği ve gölgelenme gibi pek çok parametreye bağlıdır. Bu parametreler rastsal değişim gösterdiğinden ve tekrarlanabilir olmadıklarından dolayı PV sistemlerini gerçek koşullarda test edebilmek ve bu testleri tekrarlayabilmek için PV paneli emülatörlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada programlanabilir güç kaynağı (PGK) ve düşüren tip DC/DC dönüştürücü kullanarak iki PV emülatörü tasarlanmıştır. Ayrıca LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Electronic Workbench) yazılımını kullanarak emülatörlerin kontrolü ve veri toplama işlemlerini yerine getiren bir arayüz geliştirilmiştir. Bu arayüzde; ilk olarak PV panelinin katalog bilgilerine göre modeli üretilmekte, ardından bu model ışınım ve sıcaklık verileriyle çalıştırılmakta ve son olarak PGK veya DC/DC dönüştürücü tabanlı emülatör çıkışına bağlı yükün akımına göre kontrol edilmektedir. Tasarlanan emülatörler açık güneşli ve parçalı bulutlu iki günlük veri setiyle test edilmiş ve performansları incelenmiştir. DC/DC dönüştürücü tabanlı PV paneli emülatörü PGK tabanlı PV emülatörden daha iyi performans gösterdiği görülmüştür.
Anahtar Kelime: Designing and performance testing of programmable power supply and DC/DC converter based PV emulators
Öz: Photovoltaic (PV) panels are widely used to generate electricity from solar irradiance. Electricity generation of the PV panels depends on many parameters such as; solar irradiance, temperature, semiconductor characteristic, surface cleanliness, and shading. Since these parameters stochastically vary and are not repeatable, the PV panel emulators are needed to test PV systems in actual conditions and to repeat them. In this study, two PV emulators are designed using a programmable power supply (PPS) and a DC/DC buck converter. In addition, a graphic user interface (GUI) has been developed using Laboratory Virtual Instrument Electronic Workbench (LabVIEW) software. The interface executes the controlling and data acquisition of PV emulators. In this interface, the model of the PV panel is first produced depending on the parameters given in the PV panel datasheet, then this model is operated with the solar irradiance and temperature data, and finally, it is controlled according to the load current connected to the output of the PPS or DC/DC converter based PV emulator. The designed PV emulators were tested with the data set that represents a clear sunny and partly cloudy two days, and their performances were examined. The DC/DC converter based PV emulator has been shown to perform better than the PPS based PV emulator.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- 1. Ren21, Renewables 2019 Global Status Report, https://www.ren21.net/wp- content/uploads/2019/05/gsr_2019_full_report_en.pdf. Erişim tarihi Mart 23, 2020.
- 2. T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı. Türkiye elektrik yatirimlari 2019 yılı aralık ayı özet raporu. https://www.enerji.gov.tr/File/?path=ROOT/1/Docume nts/E%C4%B0GM%20Periyodik%20Rapor/Elektrik% 20Yat%C4%B1r%C4%B1mlar%C4%B1%202019%20 Aral%C4%B1k%20Ayl%C4%B1k%20%C3%96zet%2 0Raporu.pdf. Erişim tarihi Mart 25, 2020.
- 3. T.C. Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanlığı. Türkiye elektrik yatirimlari 2018 yili aralik ayi özet raporu.https://www.enerji.gov.tr/File/?path=ROOT/1/D ocuments/E%C4%B0GM%20Periyodik%20Rapor/Ele ktrik%20Yat%C4%B1r%C4%B1mlar%C4%B1%2020 18%20Aral%C4%B1k%20Ayl%C4%B1k%20%C3%9 6zet%20Raporu.pdf. Erişim tarihi Mart 25, 2020.
- 4. Yıldırım E., Aktacı̇r M., Investigation of azimuth and tilt angle effects on building integrated photovoltaic systems, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 34 (2), 609–620, 2019.
- 5. Demirtaş M., Sefa İ., Irmak E., Çolak İ., Microcontroller based DC/DC boost converter for solar energy systems, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 23 (3), 719–728, 2008.
- 6. Villalva M., Gazoli J., Filho E. Comprehensive approach to modeling and simulation of photovoltaic arrays, IEEE Transactions on Power Electronics, 24 (5), 1198–1208, 2009.
- 7. Azharuddin S.M., Vysakh M., Thakur H.V., Nishant B., SudhakarBabu T., Muralidhar K., Paul D., Jacob B., Balasubramanian K., Rajasekar N., A near accurate solar PV emulator using dSPACE controller for real- time control, Energy Procedia, 61, 2640–2648. 2014.
- 8. Ram J.P., Manghani H., Pillai D.S., Babua T.S., Miyatakeb M., Rajasekara N., Analysis on solar PV emulators: A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 81 (1), 149–160, 2018.
- 9. Park J.Y., Choi S.J., A novel simulation model for PV panels based on datasheet parameter tuning, Solar Energy 145, 90–98. 2017.
- 10. Mai T.D., De Breucker S., Baert K., Driesen J., Reconfigurable emulator for photovoltaic modules under static partial shading conditions, Solar Energy, 141, 256–265, 2017.
- 11. Zhou Z., Holland P.M., Igic P., MPPT algorithm test on a photovoltaic emulating system constructed by a DC power supply and an indoor solar panel, Energy Conversion and Management 85, 460–469, 2014.
- 12. Rachid A., Kerrour F., Chenni R., Djeghloud H., PV emulator based buck converter using dSPACE controller, EEEIC 2016-International Conference on Environment and Electrical Engineering, Florence, Italy, 4–9, 7-10 Haziran, 2016.
- 13. Xenophontos A., Rarey J., Trombetta A., Bazzi A.M., A flexible low-cost photovoltaic solar panel emulation platform, 2014 Power and Energy Conference at Illinois (PECI), Champaign, IL, USA, 1-6, 28 Şubat-1 Mart, 2014.
- 14. Bhise, K., Pragallapati, N., Thale S., Agarwal V., Labview based emulation of photovoltaic array to study maximum power point tracking algorithms, 2012 38th IEEE Photovoltaic Specialists Conference, Austin, TX, USA, 002961-002966, 3-8 Haziran 2012.
- 15. Moussa I., Bouallegue A., Khedher A., Development of a low cost PV simulator based on FPGA technology, IEEE 2017 International Conference on Green Energy Conversion Systems (GECS), Hammamet, Tunisia, 1– 6, Mart 2017.
- 16. Bressan M., Gutierrez A., Gutierrez L. G., Alonso, C., Development of a real-time hot-spot prevention using an emulator of partially shaded PV systems, Renewable Energy, 127, 334-343, 2018.
- 17. Kadri R., Andrei H., Gaubert J.P., Ivanovici T., Champenois G., Andrei P., Modeling of the photovoltaic cell circuit parameters for optimum connection model and real-time emulator with partial shadow conditions, Energy, 42 (1), 57-67, 2012.
- 18. Ayop R., Tan C.W., A novel photovoltaic emulator based on current-resistor model using binary search computation, Solar Energy, 160, 186-199, 2018.
- 19. Atoche A.C., Castillo J.V., Ortegon-Aguilar J., Carrasco-Alvarez R., Gío J.S., Colli-Menchi A., A high- accuracy photovoltaic emulator system using ARM processors, Solar Energy, 120, 389-398, 2015.
- 20. Lu D.D., Nguyen Q.N., A photovoltaic panel emulator using a buck-boost DC/DC converter and a low cost micro-controller, Solar Energy, 86 (5), 1477-1484, 2012.
- 21. Balato M., Costanzo L., Gallo D., Landi C., Luiso M., Vitelli M., Design and implementation of a dynamic FPAA based photovoltaic emulator, Solar Energy, 123, 102-115, 2016.
- 22. Açıkgöz H., Şekkelı̇ M., Experimental setup of a DSP based electronic power transformer using type-2 neurofuzzy controller, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 35 (4), 2147–2160, 2020.
- 23. Akarslan E., Hocaoglu F.O., Edizkan R., Novel short term solar irradiance forecasting models, Renewable Energy, 123, 58–66, 2018.
- 24. Frank C.W., Wahl S., Keller J.D., Pospichal B., Hense A., Crewell S., Bias correction of a novel European reanalysis data set for solar energy applications, Solar Energy 164, 12–24, 2018.
- 25. Inácio C.O., Borges C.L.T., Stochastic model for generation of high-resolution irradiance data and estimation of power output of photovoltaic plants, IEEE Transactions on Sustainable Energy 9 (2), 952–960. 2018.
- 26. Kaplanis S., Kaplani E., Stochastic prediction of hourly global solar radiation for Patra, Greece, Applied Energy 87 (12), 3748–3758, 2010.
| APA | YARIKKAYA S, CINAR S (2021). Programlanabilir güç kaynağı ve DC/DC Dönüştürücü tabanlı PV emülatörlerinin tasarımı ve performans testi. , 1361 - 1372. 10.17341/gazimmfd.713432 |
| Chicago | YARIKKAYA Süleyman,CINAR Said Mahmut Programlanabilir güç kaynağı ve DC/DC Dönüştürücü tabanlı PV emülatörlerinin tasarımı ve performans testi. (2021): 1361 - 1372. 10.17341/gazimmfd.713432 |
| MLA | YARIKKAYA Süleyman,CINAR Said Mahmut Programlanabilir güç kaynağı ve DC/DC Dönüştürücü tabanlı PV emülatörlerinin tasarımı ve performans testi. , 2021, ss.1361 - 1372. 10.17341/gazimmfd.713432 |
| AMA | YARIKKAYA S,CINAR S Programlanabilir güç kaynağı ve DC/DC Dönüştürücü tabanlı PV emülatörlerinin tasarımı ve performans testi. . 2021; 1361 - 1372. 10.17341/gazimmfd.713432 |
| Vancouver | YARIKKAYA S,CINAR S Programlanabilir güç kaynağı ve DC/DC Dönüştürücü tabanlı PV emülatörlerinin tasarımı ve performans testi. . 2021; 1361 - 1372. 10.17341/gazimmfd.713432 |
| IEEE | YARIKKAYA S,CINAR S "Programlanabilir güç kaynağı ve DC/DC Dönüştürücü tabanlı PV emülatörlerinin tasarımı ve performans testi." , ss.1361 - 1372, 2021. 10.17341/gazimmfd.713432 |
| ISNAD | YARIKKAYA, Süleyman - CINAR, Said Mahmut. "Programlanabilir güç kaynağı ve DC/DC Dönüştürücü tabanlı PV emülatörlerinin tasarımı ve performans testi". (2021), 1361-1372. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.713432 |
| APA | YARIKKAYA S, CINAR S (2021). Programlanabilir güç kaynağı ve DC/DC Dönüştürücü tabanlı PV emülatörlerinin tasarımı ve performans testi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 36(3), 1361 - 1372. 10.17341/gazimmfd.713432 |
| Chicago | YARIKKAYA Süleyman,CINAR Said Mahmut Programlanabilir güç kaynağı ve DC/DC Dönüştürücü tabanlı PV emülatörlerinin tasarımı ve performans testi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 36, no.3 (2021): 1361 - 1372. 10.17341/gazimmfd.713432 |
| MLA | YARIKKAYA Süleyman,CINAR Said Mahmut Programlanabilir güç kaynağı ve DC/DC Dönüştürücü tabanlı PV emülatörlerinin tasarımı ve performans testi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.36, no.3, 2021, ss.1361 - 1372. 10.17341/gazimmfd.713432 |
| AMA | YARIKKAYA S,CINAR S Programlanabilir güç kaynağı ve DC/DC Dönüştürücü tabanlı PV emülatörlerinin tasarımı ve performans testi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2021; 36(3): 1361 - 1372. 10.17341/gazimmfd.713432 |
| Vancouver | YARIKKAYA S,CINAR S Programlanabilir güç kaynağı ve DC/DC Dönüştürücü tabanlı PV emülatörlerinin tasarımı ve performans testi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2021; 36(3): 1361 - 1372. 10.17341/gazimmfd.713432 |
| IEEE | YARIKKAYA S,CINAR S "Programlanabilir güç kaynağı ve DC/DC Dönüştürücü tabanlı PV emülatörlerinin tasarımı ve performans testi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 36, ss.1361 - 1372, 2021. 10.17341/gazimmfd.713432 |
| ISNAD | YARIKKAYA, Süleyman - CINAR, Said Mahmut. "Programlanabilir güç kaynağı ve DC/DC Dönüştürücü tabanlı PV emülatörlerinin tasarımı ve performans testi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 36/3 (2021), 1361-1372. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.713432 |
