Yenilenebilir Enerji Uygulamaları için Fotovoltaik Panel Beslemeli Kademeli Yükselten Luo Dönüştürücü Tasarımı

Creative Commons License

Gani A.

4th International World Energy Conference, Kayseri, Türkiye, 6 - 07 Aralık 2024, ss.69-75

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Basıldığı Şehir: Kayseri
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.69-75
  • Kayseri Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Doğru akım-doğru akım (DA-DA) güç dönüştürücüleri farklı güç uygulamaları için farklı gerilim seviyeleri sunabildikleri için yenilenebilir enerji üretim sistemlerinde önemli bir konuma sahiptir. Güneş enerjisi santrallerinde fotovoltaik (FV) panellerden elde edilen gücün yüke aktarımı için DA-DA güç dönüştürücüleri kullanılır. Genel olarak azaltan, yükselten veya azaltan-yükselten gibi klasik DA-DA güç dönüştürücüleri basit yapıları nedeniyle tercih edilir. Ancak, parazitik bileşenlerin varlığı, bobin manyetik doygunluğu, diyotlar ve güç anahtarları nedeniyle sınırlı gerilim transfer kazancı gibi çeşitli sorunlara da neden olabilirler. Dahası, klasik güç dönüştürücülerindeki görev oranı, istenen çıkış gerilimi artışı nedeniyle önemli ölçüde artar ve bu da dönüştürücü için daha yüksek anahtarlama kaybına neden olur. Kademeli yükselten Luo güç dönüştürücüleri klasik güç dönüştürücülerinin dezavantajlarının üstesinden gelmek için kullanılabilir.Modifiye edilmiş pozitif gerilim yükseltmeli Luo güç dönüştürücüsü yenilenebilir enerji uygulamaları için kademeli şekilde yüksek gerilim kazancı sağlar. Modifiye edilmiş pozitif gerilim yükseltmeli Luo güç dönüştürücüsü, akım ve gerilim dalgalanmalarını azaltır ve diğer klasik DA-DA güç dönüştürücülerine kıyasla düşük anahtarlama elemanı kaybı, yüksek çıkış gerilimi ve yüksek güç dönüştürme verimliliği sağlar. FV panellerin çıkış gerilimleri düşüktür. FV panellerin çıkış gerilimlerini artırmak için seri bağlanmaları gerekir.Seri bağlama maliyeti artırmaktadır. Bu çalışmada, düşük çıkış gerilimine sahip bir FV panelin çıkış gerilimini daha yüksek gerilim seviyelerine çıkarmak için modifiye edilmiş pozitif gerilim yükseltmeli bir Luo güç dönüştürücü tasarlanması amaçlanmıştır. Bu amaçla, FV panel beslemeli modifiye edilmiş pozitif gerilim yükseltmeli Luo güç dönüştürücüsü Matlab/Simulink benzetim ortamında modellenmiştir. FV panel beslemeli modifiye edilmiş pozitif gerilim yükseltmeli Luo güç dönüştürücüsü standart test koşulları altında (1000 W/m2 güneş ışınımı ve 25 OC panel sıcaklığı) sabit görev oranı ve yük ile analiz edilmiştir. Benzetim çalışmasının bulguları, FV panel beslemeli modifiye edilmiş pozitif gerilim yükseltmeli Luo güç dönüştürücü topolojisinin yenilenebilir enerji uygulamaları için uygun olduğunu göstermiştir.

Direct current-direct current (DC-DC) power converters have an important position in renewable energy production systems because they can provide different voltage levels for different power applications. DC-DC power converters are used to transfer the power obtained from photovoltaic (PV) panels to the load in solar power plants. In general, classical DC-DC power converters such as step-down, step-up or step-down-step-up are preferred due to their simple structures. However, they can also cause various problems such as limited voltage transfer gain due to the presence of parasitic components, coil magnetic saturation, diodes and power switches. Moreover, the duty ratio in classical power converters increases significantly due to the desired output voltage increase, which results in higher switching loss for the converter. Step-up Luo power converters can be used to overcome the disadvantages of classical power converters. The modified positive voltage-lift Luo power converter provides high voltage gain in a step-up manner for renewable energy applications. The modified positive voltage-lift Luo power converter reduces current and voltage ripple and provides low switching element loss, high output voltage and high power conversion efficiency compared to other classical DC-DC power converters. The output voltages of PV panels are low. PV panels need to be connected in series

to increase their output voltage. Series connection increases the cost. In this study, it is aimed to design a modified positive voltage-lift Luo power converter to increase the output voltage of a PV panel with low output voltage to higher voltage levels. For this purpose, the PV panel fed modified positive voltage-lift Luo power converter is modelled in MATLAB/Simulink simulation environment. The PV panel fed modified positive voltage-lift Luo power converter is analysed under standard test conditions (1000 W/m2 solar irradiance and 25 OC panel temperature) with fixed duty ratio and load. The findings of the simulation study showed that the PV panel fed modified positive voltage-lift Luo power converter topology is suitable for renewable energy

applications.