Improving and Application of Maximum Power Point Tracking (mppt) for Photovoltaic (pv) Systems

Abstract

Bu tez çalışmasında, fotovoltaik (FV) sistemlerde kullanılmak üzere yeni bir maksimum güç noktası izleme (MGNİ) kontrol yöntemi önerilmiştir. MGNİ kontrol yöntemi, verimi düşük olan FV panellerin üzerine düşen güneş ışınımlarından maksimum elektrik enerjisi üretmek için kullanılmaktadır. Klasik değiştir ve gözle (D&G) MGNİ kontrol yönteminde hem giriş akımı hem de giriş gerilimi örneklenmektedir. Bu tez çalışmasında, MATLAB/Simulink ortamında oluşturulan yeni blok ile örneklenen giriş akımı kullanılarak giriş gerilimi hesaplanmıştır. Böylece, FV sistemlerde örneklemesiz giriş gerilimi ile yeni bir D&G MGNİ kontrol yöntemi geliştirilmiştir. Ayrıca bu yöntem belirli aralıktaki giriş gerilimi ve çıkış gücü değişiminden bağımsız olarak istenilen DA bara gerilimini sağlamıştır. Geliştirilen yeni D&G MGNİ kontrol yöntemi şebekeden bağımsız bir FV sisteme uygulanmıştır. Bu sistem, klasik yükselten DA/DA dönüştürücü ve sinüzoidal darbe genişlik modülasyonu (SDGM) ile kontrol edilen LCL pasif filtreli tam köprü DA/AA eviriciden oluşmaktadır. Benzetim çalışmaları MATLAB/Simulink ortamında 2.5 kW'lık yük ve 48 V'luk batarya grubu için yapılmıştır. Deneysel çalışmalar, TMS320F28379D DSP kartı ile 400 W'lık bir yük için yapılmıştır. Deneysel çalışmalarda örneklenen ve hesaplanan giriş gerilimlerinin karşılaştırılabilmesi için Code Composer programı kullanılmıştır. Önerilen yöntem ile FV sistemler için daha küçük ebatlı ve toplam maliyeti daha az olan güç devreleri tasarlanmıştır.

In this thesis, a new maximum power point tracking (MPPT) control method has been proposed for photovoltaic (PV) systems. The MPPT control method is used to generate maximum electrical energy from solar irradiation falling on PV panels that have low efficiency. Both the input current and voltage are sampled for the conventional perturb and observation (P&O) MPPT control method. In this study, the input voltage was calculated by using the sampled input current via the new block designed in the MATLAB/Simulink environment. Thus, a new P&O MPPT control method has been developed with non-sampling input voltage for PV systems. In addition, this method provided the desired DC bus voltage regardless of the input voltage and output power variation in a particular range. The proposed control method was applied to an off-grid PV system. This system consists of a conventional DC/DC boost converter and a full bridge DC/AC inverter with LCL passive filter controlled by sinusoidal pulse width modulation (SPWM). The system was simulated in MATLAB/Simulink environment for 2.5 kW load and 48 V battery group. The system was operated with TMS320F28379D DSP card on experimental setup for a load of 400 W. The Code Composer program was used to compare the sampled and calculated input voltages in the experimental studies. With the proposed method, power circuits with smaller dimensions and lower cost are designed for PV systems.