Fotovoltaik Sistemler için Üç Fazlı Evirici Tasarımı ve Kontrolü

GULER, Naki; Biricik, Samet

doi:10.29130/dubited.692055

Fotovoltaik Sistemler için Üç Fazlı Evirici Tasarımı ve Kontrolü

Naki GÜLER, (Gazi Üniversitesi, Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu, Elektrik ve Enerji Bölümü, Ankara, Türkiye)

Samet BİRİCİK (Lefke Avrupa Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü, Lefke, K.K.T.C)

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

8 1

Yıl: 2021 Cilt: 9 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 453 - 466 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.29130/dubited.692055 İndeks Tarihi: 25-03-2022

Fotovoltaik Sistemler için Üç Fazlı Evirici Tasarımı ve Kontrolü

Öz:

Bu çalışmada, fotovoltaik (PV) sistemler için hem şebeke bağlantılı hem de ada durumda güç akışını sağlayabilen bir eviricinin tasarımı ve kontrolü sunulmuştur. Şebekede kesinti olması durumunda, önerilen güç ve kontrol yapısı güneş panellerinden dâhili yüklere güç akışı sağlamaktadır. Böylece, ışınlama süresi boyunca, kesintilerin yükler üzerindeki etkisi azaltılmış ve PV’de üretilen güç maksimum seviyede kullanılmıştır. Ayrıca, PV panellerden maksimum seviyede güç transferi için Maksimum Güç Noktası Takip (MPPT) algoritması kullanılmıştır. MPPT algoritması evirici için bir referans akım üretecek biçimde uyarlanmıştır. Şebeke kesintisi durumunda sistem gerilim kontrollü olarak çalışmaktadır ve referans akım yük gerilimi ile nominal gerilim arasındaki hataya bağlı olarak bir çıkış üreten PI kontrolör tarafından belirlenmektedir. Önerilen sistem, MATLAB/Simulink ortamında modellenmiş ve doğrulanmıştır. Sonuçlar, önerilen sistemin her iki çalışma durumunda da güç akışını başarıyla sağladığını göstermektedir.

Anahtar Kelime:

Design and Control of Three-Phase Inverter for Photovoltaic Systems

Öz:

In this study, design and control of an inverter that provides the power flow both in grid-connected and in island operation conditions for photovoltaic (PV) systems are presented. In the grid interruption events, the proposed power and control structure provides the power flow from solar panels to internal loads. Thus, during the irradiation period, the interruption effect on the load is minimized and the generated PV power is used at the maximum level. Furthermore, Maximum Power Point Tracking (MPPT) algorithm is used for maximum power transfer from PV panels to grid. The MPPT algorithm modified to generate a reference current for the inverter. The reference current is applied to Model Predictive Control (MPC) technique which is a sensitive and fast control method. In case of grid interruption, the system works based on voltage controlled and the reference current is determined by PI controller which generates an output by depending on the voltage error between load and nominal voltages. The proposed system is modelled and verified in MATLAB/Simulink environment. The results show that the proposed system successfully provides the power flow in both operation modes.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

[1] F. Evran, “Grid Connected Inverter,” Düzce Univ. J. Sci. Technol., vol. 6, pp. 1420–1429, 2018.
[2] N. Güler and E. Irmak, “MPPT Based Model Predictive Control of Grid Connected Inverter for PV Systems,” in 2019 8th International Conference on Renewable Energy Research and Applications (ICRERA), pp. 982-986, 2019.
[3] E. Kabalci, Y. Kabalci, R. Canbaz, and G. Gokkus, “Single phase multilevel string inverter for solar applications,” 2015 Int. Conf. Renew. Energy Res. Appl. ICRERA 2015, pp. 109–114, 2015.
[4] Y. Kabalci, E. Kabalci, R. Canbaz, and A. Calpbinici, “Design and implementation of a solar plant and irrigation system with remote monitoring and remote control infrastructures,” Sol. Energy, vol. 139, pp. 506–517, 2016.
[5] Ş. Özdemir, Doktora Tezi, “Yenilenebilir Enerji Kaynakları İçin Tek Aşamalı Mppt Denetimli Çok Seviyeli Eviricinin Gerçekleştirilmesi,” Gazi Üniversitesi Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013.
[6] D. Haji and N. Genc, “Fuzzy and PO Based MPPT Controllers under Different Conditions,” 7th Int. IEEE Conf. Renew. Energy Res. Appl. ICRERA 2018, vol. 5, pp. 649–655, 2018.
[7] E. Kurak, V. Erdemir, ve B. Dursun, “PV Sistemin İçin Maksimum Güç Noktası İzleyicisi Tasarımı ve Uygulaması,” Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknol. Derg., c. 4, , ss. 293–304, 2016.
[8] E. Irmak and N. Güler, “Application of a high efficient voltage regulation system with MPPT algorithm,” Int. J. Electr. Power Energy Syst., vol. 44, no. 1, pp. 703-712, 2013.
[9] E. Irmak and N. Güler, “A model predictive control-based hybrid MPPT method for boost converters,” Int. J. Electron., vol. 107, no. 1, pp. 1–16, 2020.
[10] N. Ozturk, R. Canbaz, and E. Celik, “Constant voltage constant frequency control for single phase three level inverter,” 2012 Int. Conf. Renew. Energy Res. Appl., pp. 1-5, 2012.
[11] H. Komurcugil and S. Biricik, “Time-Varying and Constant Switching Frequency-Based Sliding-Mode Control Methods for Transformerless DVR Employing Half-Bridge VSI,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 64, no. 4, pp. 2570–2579, 2017.
[12] N. Altin, S. Ozdemir, H. Komurcugil, and I. Sefa, “Sliding-Mode Control in Natural Frame with Reduced Number of Sensors for Three-Phase Grid-Tied LCL-Interfaced Inverters,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 66, no. 4, pp. 2903–2913, 2019.
[13] H. Komurcugil, S. Bayhan, F. Bagheri, O. Kukrer, and H. Abu-Rub, “Model-Based Current Control for Single-Phase Grid-Tied Quasi-Z-Source Inverters with Virtual Time Constant,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 65, no. 10, pp. 8277–8286, 2018.
[14] H. Komurcugil and S. Bayhan, “Sliding Mode Control Strategy for Three-Phase Three-Level T-Type PWM Rectifiers with Capacitor Voltage Imbalance Compensation,” IECON 2019 - 45th Annu. Conf. IEEE Ind. Electron. Soc., vol. 1, pp. 3571–3576, 2019.
[15] TEDAŞ, “Lisanssız Elektrik Üretim Yönetmeliği Kapsamında 10kW ve Altı Çatı ve Cephe Uygulamalı Güneş Elektrik Üretim Tesisleri için Tip Proje ve Ekleri,” 2018.
[16] C. Andrus, “Understanding IEEE 1159 Definitions”, Power Monitors Inc., 2016.
[17] H. Markiewicz and A. Klajn, “Voltage Disturbances,”, Standard EN 50160-Voltage Characteristics of Public Distribution Systems, Wroclaw Univ. of Tech., 2004.
[18] M. Ben Said-Romdhane, M. W. Naouar, I. S. Belkhodja, and E. Monmasson, “An improved LCL filter design in order to ensure stability without damping and despite large grid impedance variations,” Energies, vol. 10, no. 3, 2017.
[19] N. Güler ve E. Irmak, “Nötr Kenetlemeli Eviriciler için Çok Giriş – Çok Çıkışlı DA-DA Çevirici Tasarımı ve Kontrolü,” Gazi Üniversitesi Fen Bilim. Derg. Part C Tasarım ve Teknol., c. 7, s. 1, ss. 49–62, 2019.
[20] J. Rodriguez and P. Cortes, Predictive control of power converters and drives. Wiley, 2011.
[21] IEEE Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems," in IEEE Std 519-2014 (Revision of IEEE Std 519-1992) , vol., no., pp.1-29, 11 June 2014.

APA	GULER N, Biricik S (2021). Fotovoltaik Sistemler için Üç Fazlı Evirici Tasarımı ve Kontrolü. , 453 - 466. 10.29130/dubited.692055
Chicago	GULER Naki,Biricik Samet Fotovoltaik Sistemler için Üç Fazlı Evirici Tasarımı ve Kontrolü. (2021): 453 - 466. 10.29130/dubited.692055
MLA	GULER Naki,Biricik Samet Fotovoltaik Sistemler için Üç Fazlı Evirici Tasarımı ve Kontrolü. , 2021, ss.453 - 466. 10.29130/dubited.692055
AMA	GULER N,Biricik S Fotovoltaik Sistemler için Üç Fazlı Evirici Tasarımı ve Kontrolü. . 2021; 453 - 466. 10.29130/dubited.692055
Vancouver	GULER N,Biricik S Fotovoltaik Sistemler için Üç Fazlı Evirici Tasarımı ve Kontrolü. . 2021; 453 - 466. 10.29130/dubited.692055
IEEE	GULER N,Biricik S "Fotovoltaik Sistemler için Üç Fazlı Evirici Tasarımı ve Kontrolü." , ss.453 - 466, 2021. 10.29130/dubited.692055
ISNAD	GULER, Naki - Biricik, Samet. "Fotovoltaik Sistemler için Üç Fazlı Evirici Tasarımı ve Kontrolü". (2021), 453-466. https://doi.org/10.29130/dubited.692055

APA	GULER N, Biricik S (2021). Fotovoltaik Sistemler için Üç Fazlı Evirici Tasarımı ve Kontrolü. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 9(1), 453 - 466. 10.29130/dubited.692055
Chicago	GULER Naki,Biricik Samet Fotovoltaik Sistemler için Üç Fazlı Evirici Tasarımı ve Kontrolü. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi 9, no.1 (2021): 453 - 466. 10.29130/dubited.692055
MLA	GULER Naki,Biricik Samet Fotovoltaik Sistemler için Üç Fazlı Evirici Tasarımı ve Kontrolü. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, vol.9, no.1, 2021, ss.453 - 466. 10.29130/dubited.692055
AMA	GULER N,Biricik S Fotovoltaik Sistemler için Üç Fazlı Evirici Tasarımı ve Kontrolü. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2021; 9(1): 453 - 466. 10.29130/dubited.692055
Vancouver	GULER N,Biricik S Fotovoltaik Sistemler için Üç Fazlı Evirici Tasarımı ve Kontrolü. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2021; 9(1): 453 - 466. 10.29130/dubited.692055
IEEE	GULER N,Biricik S "Fotovoltaik Sistemler için Üç Fazlı Evirici Tasarımı ve Kontrolü." Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 9, ss.453 - 466, 2021. 10.29130/dubited.692055
ISNAD	GULER, Naki - Biricik, Samet. "Fotovoltaik Sistemler için Üç Fazlı Evirici Tasarımı ve Kontrolü". Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi 9/1 (2021), 453-466. https://doi.org/10.29130/dubited.692055