FOTOVOLTAİK PANEL BESLEMELİ ALTERNATİF AKIM (AA) POMPA MOTORU İÇİN SÜRÜCÜ DEVRE TASARIMI VE SİMÜLASYONU

Abstract

Yenilenebilir enerji kaynakları özellikle güneĢ enerjisi gelecek için önemli alternatif enerji kaynağıdır ve bu alanda yapılan araĢtırma ve geliĢtirmeler elektrik sistemlerinde fotovoltaik hücrelerin kullanımının önemini göstermektedir. Fotovoltaik hücreler yarı iletken malzemelerden oluĢmuĢ olup üzerine gün ıĢığı düĢtüğünde fotovoltaik etki ile elektrik enerjisi üretilir. Yüksek oranda lineer olmayan akım-gerilim (I-V) karakteristiği ve düĢük dönüĢüm oranı (%10-%16 arasında) fotovoltaik hücre teknolojisinin iki içsel problemidir. Fotovoltaik hücrenin sıcaklığa bağlı karakteristiği problemi daha da kötüleĢtirir. Fotovoltaik panelin akım-gerilim (I-V) eğrisine göre maksimum gücün alındığı bir nokta vardır. Bu noktaya maksimum güç noktası (Maksimum Power Point, MPP) denir. Fotovoltaik panelden maksimum gücü elde etmek için fotovoltaik panelin bu noktada çalıĢması gerekmektedir. Maksimum güç noktası izleyici ( Maximum Power Point, MPPT) algoritmaları ve dönüĢtürücüler bu amaçla kullanılmaktadır. Fotovoltaik sistem uygulamalarının verimleri fotovoltaik panelin verimine, dönüĢtürücünün verimine ve maksimum güç noktası izleyicisi (MPPT) algoritmasının verimine bağlıdır. Fotovoltaik sistemler elektrik tüketim maliyetinin yüksek olduğu ve Ģebekenin olmadığı uzak alanlar için pratikte geniĢ uygulama alanı bulurlar. Özellikle, içme suyu sağlama ve tarla sulamalarında fotovoltaik tabanlı su pompaları kullanılabilmektedir. Fotovoltaik su pompalama sistemlerinin çoğu günümüzde Doğru Akım(DA) motorlu su pompası sürücülerinin doğrudan fotovoltaik panele (PV) bağlanmasıyla oluĢturulur. Bu sistemlerin maliyetinin fazla olması ve gerekli güçlerde bulanamaması dezavantajları arasındandır. Tarımsal sulamada Alternatif akım (AA) motorlu su pompaları çok yaygın olup doğrudan Ģebekeden beslenmektedir. AA motorlu su pompa sistemlerinin güneĢ enerjisiyle beslenmesi için genelde Ģebeke bağlantılı veya akülü Eviricilerin kullanıldığı yapılar bulunmaktadır. Elektrik iletiminin bazı bölgelerde zor olması ve akünün ömür ve bakım problemlerinin olması Ģebeke bağlantısız GüneĢ enerjili AA motor sürücülerinin önemini arttırmıĢtır. Ayrıca tarımsal sulamada elektrik maliyetinin giderek yükselmesi ve hali hazırdaki pompaların AA beslemeli olmasından dolayı Ģebeke bağlantısız fotovoltaik beslemeli AA motor sürücü devresi oluĢturulması büyük önem taĢımaktadır. Bu çalıĢmada, fotovoltaik panellerden alınan DA enerjisi MPPT özellikli Çevirici (Converter) ve güce göre motor devrini kontrol eden Evirici (Inverter) ile AA motorlu su pompasına aktaran sürücü devresi tasarlanmıĢ ve simülasyonu yapılmıĢtır. DeğiĢken güç giriĢine göre motor devir kontrolü yapılırken torkun sabit tutulması sağlanmıĢtır. Uygun devre elamanları seçilerek verimli bir sistemin oluĢturulmasının mümkün olduğu görülmüĢtür.