Download to read offline
![FOTOVOLTAİK PANELİN
MODELLEMESİ
Panellerin
Modellemesi
MPPT Modellemesi
İnvertörün
Modellemesi
Şebeke Modellemesi
𝐼0 =
𝐼𝑠𝑐,𝑛 + 𝐾1∆𝑇
exp
𝑉𝑜𝑐,𝑛 + 𝐾𝑣∆𝑇
𝑎𝑉𝑡
− 1
𝑉𝑡 =
𝑘 ∗ 𝑇
𝑞 ∗ 𝑄 𝑑 ∗ 𝑁𝑐𝑒𝑙𝑙 ∗ 𝑁𝑠𝑒𝑟
𝑅𝑝 =
𝑉𝑚 𝑝 + 𝐼 𝑚 𝑝 𝑅𝑆
{𝑉𝑚 𝑝 𝐼𝑃 𝑉 − 𝑉𝑚 𝑝 𝐼𝑜exp[
𝑞
𝑘𝑇
𝑉𝑚 𝑝 + 𝐼 𝑚 𝑝 𝑅𝑆
𝑁𝑆 𝑎
]+ 𝑉𝑚 𝑝 𝐼𝑜 − 𝑃𝑚 𝑎𝑥 ,𝑒}
𝐼 = 𝐼𝑃𝑉,𝑐𝑒𝑙𝑙 − 𝐼𝑂,𝑐𝑒𝑙𝑙 [exp(
𝑞𝑉
𝑎𝑘𝑇)−1]
𝐼 = 𝐼𝑝𝑣 − 𝐼𝑜 exp
𝑉 + 𝑅𝑠 𝐼
𝑉𝑡 𝑎
−1 −
𝑉 + 𝑅𝑠 𝐼
𝑅𝑝](https://image.slidesharecdn.com/kbugesmodellemesi-170227190137/75/KBU-GES-Simulation-7-2048.jpg)
Uploaded byDoğacan ÖZDEMİR
KBU GES Simulation
In this project, I developed simulation model of Karabuk University (KBU) microgrid. This microgrid consists of 72 cells photovoltaic panel with total power 25 kW, that integrated to the one of KBU electrical grid substation, converter , DC/AC inverters and an interconnection switch. Simulation model of solar power for three phase AC power distribution developed on MATLAB\Simulink using winter and summer weather temperatures for Karabuk.
KBU GES Simulation
- 1. KBU YEMMER GES MODELLEMESİ DoğacanÖZDEMİR Doç.Dr. Ziyodulla YUSUPOV Yrd.Doç.Dr. M.Tahir GÜNEŞER
- 2. ÇALIŞMA KONUSU Çalışma konusuolarak okulumuzda bulunan fotovoltaik panellerin MATLAB/SİMULİNK yardımı ile modellemesi yapılmıştır. 72 hücreli, 72 modülden oluşan PV alan 20 seri sıralı modül ile 16 seri sıralı modül bir invertöre bağlanacak şekilde iki invertör bulunan alanın 380 V gerilim ile 3 fazlı şebeke sistemine bağlanarak modellemesi yapılmıştır.
- 3.
- 4. UYGULANAN YÖNTEM Sistemin genelgörünüşü
- 5. ENERJİ ÜRETİM AKIŞ ŞEMASI 1 •Gelen ışınım ve sıcaklık değerine göre panelin enerji üretmesi 2 • Üretilen enerjinin MPPT ile gerilimi sabitlenmesi 3 • Converterdan gelen sabit DC enerji invertör yardımı ile AC ye dönüşütürülmesi 4 • 380V 50Hz ile şebeke sistemine verilmesi
- 6. FOTOVOLTAİK PANELİN MODELLEMESİ Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi ŞebekeModellemesi PV panelimizin modellemesinde bir seri 𝑅 𝑆, bir de paralel 𝑅 𝑃, dirençlerimiz vardır. Sisteme voltaj gerilimi hakim ise 𝑅 𝑆, akım kaynağı hakim ise 𝑅 𝑃 değeri güçlüdür.
- 7. FOTOVOLTAİK PANELİN MODELLEMESİ Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi ŞebekeModellemesi 𝐼0 = 𝐼𝑠𝑐,𝑛 + 𝐾1∆𝑇 exp 𝑉𝑜𝑐,𝑛 + 𝐾𝑣∆𝑇 𝑎𝑉𝑡 − 1 𝑉𝑡 = 𝑘 ∗ 𝑇 𝑞 ∗ 𝑄 𝑑 ∗ 𝑁𝑐𝑒𝑙𝑙 ∗ 𝑁𝑠𝑒𝑟 𝑅𝑝 = 𝑉𝑚 𝑝 + 𝐼 𝑚 𝑝 𝑅𝑆 {𝑉𝑚 𝑝 𝐼𝑃 𝑉 − 𝑉𝑚 𝑝 𝐼𝑜exp[ 𝑞 𝑘𝑇 𝑉𝑚 𝑝 + 𝐼 𝑚 𝑝 𝑅𝑆 𝑁𝑆 𝑎 ]+ 𝑉𝑚 𝑝 𝐼𝑜 − 𝑃𝑚 𝑎𝑥 ,𝑒} 𝐼 = 𝐼𝑃𝑉,𝑐𝑒𝑙𝑙 − 𝐼𝑂,𝑐𝑒𝑙𝑙 [exp( 𝑞𝑉 𝑎𝑘𝑇)−1] 𝐼 = 𝐼𝑝𝑣 − 𝐼𝑜 exp 𝑉 + 𝑅𝑠 𝐼 𝑉𝑡 𝑎 −1 − 𝑉 + 𝑅𝑠 𝐼 𝑅𝑝
- 8.
- 9. FOTOVOLTAİK PANELİN MODELLEMESİ Perlight Poly- crystalline 72 hücrelisolar panellerin 295 W’lık panellerin verilerini kullandık. Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi Şebeke Modellemesi
- 10. FOTOVOLTAİK PANELİN MODELLEMESİ Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi ŞebekeModellemesi Enerji Işınım Sıcaklık Belirlediğimiz sıcaklık ve ışınım değerlerimize göre PV panelimize sinyal jeneratörü ile sinyal gönderiyoruz ve yaptığımız alt sistemdeki modellemeye göre enerji üretimi gözlemliyoruz.
- 11. FOTOVOLTAİK PANELİN MODELLEMESİ Karabük İlinin OrtalamaKışlık Sıcaklığı 8.81℃ Karabük İlinin Ortalama Yazlık Sıcaklığı 31.26℃ Karabük İlinin Ortalama Yıllık Sıcaklığı 20.46℃ Test Değeri 25℃ Karabük İlinde Kışlık Işınım Değeri Test değeri Karabük İlinde Ortalama Işınım Değeri Karabük İlinin Yazlık Işınım Değeri Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi Şebeke Modellemesi
- 12. FOTOVOLTAİK PANELİN MODELLEMESİ Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi ŞebekeModellemesi PV Alan Modül Model
- 13. FOTOVOLTAİK PANELİN MODELLEMESİ Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi ŞebekeModellemesi PV Alan Modül Model
- 14. FOTOVOLTAİK PANELİN MODELLEMESİ Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi ŞebekeModellemesi PV Alan Modül Model 𝐼 = 𝐼𝑆(𝑒 𝑉 𝑃 𝑛𝑉 𝑇 − 1)
- 15. FOTOVOLTAİK PANELİN I-V P-VGRAFİKLERİ Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi Şebeke Modellemesi
- 16. FOTOVOLTAİK PANELİN I-V P-VGRAFİKLERİ Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi Şebeke Modellemesi
- 17. FOTOVOLTAİK PANELİN I-V P-VGRAFİKLERİ Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi Şebeke Modellemesi
- 18. FOTOVOLTAİK PANELİN I-V P-VGRAFİKLERİ Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi Şebeke Modellemesi
- 19. FOTOVOLTAİK PANELİN I-V P-VGRAFİKLERİ Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi Şebeke Modellemesi
- 20. FOTOVOLTAİK PANELİN I-V P-VGRAFİKLERİ Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi Şebeke Modellemesi
- 21. FOTOVOLTAİK PANELİN ÇIKIŞ GRAFİKLERİ Panellerin Modellemesi MPPTModellemesi İnvertörün Modellemesi Şebeke Modellemesi Yazlık Kışlık Yıllık Test Düşük Işınım
- 22. FOTOVOLTAİK PANELİN ÇIKIŞ GRAFİKLERİ Panellerin Modellemesi MPPTModellemesi İnvertörün Modellemesi Şebeke Modellemesi 16’lık Seri Modül
- 23. FOTOVOLTAİK PANELİN ÇIKIŞ GRAFİKLERİ Panellerin Modellemesi MPPTModellemesi İnvertörün Modellemesi Şebeke Modellemesi Işınımın değişmesine göre değişen güç grafiği
- 24. MPPT MPPT kelimesinin Türkçekelime karşılığı Maksimum Güç Noktası Takipçisidir. Adından da anlaşılacağı gibi, belirli periyotlarda elde edilen gücün peak yaptığı değeri yani tepe değerini takip ederek yüke yollanmasını sağlar. MPPT'ler bir bakıma alternatif enerji sistemlerinin kesişim noktası diyebiliriz. Tüm sistemlerde elde edilen enerjiden maksimum seviyede yararlanmak, bu elektronik cihazlar sayesinde mümkün hale gelmiştir. Rüzgar türbinlerinde ve solar sistemlerde kullanılan MPPT çeşitleri mevcuttur. Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi Şebeke Modellemesi
- 25.
- 26.
- 27.
- 28. BOOST CONVERTER Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi ŞebekeModellemesi MPPT den gelen sinyal ile IGBT de anahtarlanarak gerilimin sabitlenmesi sağlanıyor.
- 29. MPPT GRAFİKLERİ Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi ŞebekeModellemesi Işınım Miktarı Sıcaklık Güç Gerilim Duty Cycle
- 30. MPPT GRAFİKLERİ Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi ŞebekeModellemesi MPPT’den Gelen Verilere Göre 𝑑𝐼 𝑑𝑉 ve −𝐼 𝑉
- 31. İNVERTÖR • İnvertörler DC(Doğru Akımı) AC (Alternatif Akımı) çevirmek için kullanılan yarı iletken malzemelerdir. • Enerji akışı, tristörler iletimde iken DC kaynaktan AC yüke doğru ve diyotlar iletimde iken AC yükten DC kaynağa doğrudur. • Çıkışta gerilim ve akım ile enerji 2 yönlü olabilmektedir. Böylece, inverterler 4 bölgeli olarak çalışabilmektedir. • Bir peryot içerisinde, ortalama enerji akışı DC kaynaktan AC yüke doğru ise devrenin inverter modunda, enerji akışı AC yükten DC kaynağa doğru ise doğrultucu modunda çalıştığı anlaşılır. Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi Şebeke Modellemesi
- 32.
- 33. PLL(PHASE LOCK LOOP) VEÖLÇÜM BLOKLARI Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi Şebeke Modellemesi
- 34.
- 35.
- 36. PWM (PULSE WİTH MODULATİON) Panellerin Modellemesi MPPTModellemesi İnvertörün Modellemesi Şebeke Modellemesi
- 37. İNVERTÖR MODELLEMESİ Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi Şebeke Modellemesi 380V50 Hz olarak 3 fazlı şebeke sistemine verilmektedir.
- 38. İNVERTÖR GRAFİKLERİ Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi ŞebekeModellemesi 𝐼 𝑑𝑒𝑓 , 𝐼 𝑎 𝐼 𝑞
- 39. İNVERTÖR GRAFİKLERİ Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi ŞebekeModellemesi Vdc Referans Noktası Convertörden Gelen Gerilim Mod. Endeks Noktası
- 40. İNVERTÖR GRAFİKLERİ Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi ŞebekeModellemesi Şebeke Sistemine Verilen Vrms değeri
- 41. ŞEBEKE SİSTEMİ • 380V 50 Hz 3 Faz olarak Yenilenebilir Enerji Sistemleri Laboratuvarının yanındaki Elektrik Panosuna sistem bağlanarak Şebeke ile enterconnect olarak bağlanması sağlanmıştır. Modellemeyi yaparken çıkış yükü oluşturabilmek için ana şebeke sistemine bağladık. Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi Şebeke Modellemesi
- 42. ŞEBEKE SİSTEMİ Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi ŞebekeModellemesi Alçak Gerilim Trafosundan Yüksek Gerilim Şebekesi bağlanması
- 43. ŞEBEKE GRAFİKLERİ Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi ŞebekeModellemesi Şebeke Sistemine Verilen Güç Miktarı
- 44. ŞEBEKE GRAFİKLERİ Panellerin Modellemesi MPPT Modellemesi İnvertörün Modellemesi ŞebekeModellemesi Şebekeye Verilen Gerilim Şebekeye Verilen Akım
- 45.
- 46.
- 47.
- 48.
- 49.
- 50. SONUÇ VE ÖNERİLER •Yaptığımız simülasyon ile bahar ve yaz aylarında ortalama 10-15 kW aylık net üretim gözlerken kış ve son bahar aylarında bu üretim ortalama 5-8 kW aylık net üretim seviyesi gözlemledik. Yabancı Diller Yüksek Okulunun aylık enerjisini karşılayacak kapasitede olduğunu yaptığımız simülasyon ve hesaplamalar ile anlamış olduk. • Diğer fakültelere yapılmasıyla okulumuzun gündüz tüketim kapasitesini karşılayacağını düşünüyoruz.
- 51. SONUÇ VE GÖZLEM PV1-PV3PV2-PV4 İnvertör Şebeke Işınım Sıcaklık Kayıp Verim Süre V P V P V kW (W/m^2) ℃ W % 0.202 361.01 1.31 359.03 1.29 741.56 - 474.40 18.01 - - 0.409 354.37 2.03 353.42 2.01 713.17 7.02 698.80 27.14 - - 0.608 348.31 2.00 351.67 2.00 714.45 7.30 630.80 28.21 - - 0.809 354.44 1.25 352.43 1.23 714.45 4.56 430.40 24.61 200 %91.9 1.005 220.29 0.34 221.06 0.34 714.46 1.30 204.80 20.48 300 %95.5 1.205 345.52 1.20 347.15 1.19 715.77 4.04 444.80 21.39 370 %84.5 1.409 354.71 1.94 354.41 1.93 715.51 6.86 689.60 22.31 440 %88.6 1.605 354.00 2.22 353.85 2.20 714.82 7.92 768.50 23.21 460 %89.5 1.807 353.94 2.05 353.87 2.04 714.88 7.40 707.90 24.12 390 %90.46 2.009 354.00 1.88 353.97 1.87 714.88 6.80 647.60 24.84 350 %90.66 2.214 354.00 1.66 353.98 1.65 714.85 5.98 586.10 20.74 320 %90.33 2.407 354.01 1.45 354.00 1.44 714.86 5.20 527.90 16.86 290 %90.00 2.601 354.35 1.66 354.34 1.65 715.48 5.92 609.00 18.54 350 %89.42 2.807 354.34 2.33 354.33 2.32 715.51 8.28 807.00 24.98 510 %89.03 3.000 354.39 3.06 354.39 3.04 715.54 10.92 1000.00 31.26 640 %89.50
- 52. SONUÇ VE ÖNERİLER •TEST•YILLIK •KIŞLIK•YAZLIK AylıkOrtalama %89.26 Verimlilik 575 W Kayıp Oluşmaktadır Aylık Ortalama %89.91 Verimlilik 320 W Kayıp Oluşmaktadır Aylık Ortalama %89.90 Verimlilik 320 W Kayıp Oluşmaktadır Aylık Ortalama %90.63 Verimlilik 290 W Kayıp Oluşmaktadır
- 53. SONUÇ Oluşan verimlilik panellerde ürettiğimiz gücünçıkış gücüne oranı ile bulunmuştur Oluşan kayıplar panellerde ürettiğimiz gücün çıkış gücü ile karşılaştırılmasıyla bulunmuştur. Kayıpların devre elemanlarında ve iletimde oluştuğu gözlenmektedir.
- 54.