Termoelektrik generatörler için değişken koşullar altında etkin maksimum güç noktası izleyicisinin geliştirilmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Kocaeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elektrik Mühendisliği , Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2018
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: KHALID O.MOH. YAHYA
Danışman: Mehmet Zeki Bilgin
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Termoelektrik Generatörler (TEG), yenilenebilir enerji kaynaklarının kapsamını geliştirerek yeni birçok araştırmanın yolunu açmıştır. TEG'lerin, hiçbir kirliliğinin olmaması ve gürültüsüz olması sebebi ile çevreye karşı olumsuz bir etkisi yoktur. Ayrıca, bakım ihtiyacının az olması, yaygın bulunan atık ısı enerjisini kullanması gibi avantajlara da sahiptir. Sıcaklık, TEG enerji dönüşüm sürecinde önemli bir rol oynamaktadır. TEG performansında, iki plaka arasındaki sıcaklık farkı ΔT'nin etkisi gibi önemli etkiye sahip olan birkaç faktör daha vardır. İstenen gerilim ve/veya akımı sağlamak için TEG hücreler elektriksel olarak seri ve/veya paralel bir dizi oluşturacak şekilde bağlanabilirler. TEG'ler farklı sıcaklık ortamlarında, farklı termal güçlerde ve farklı elektrik yüklerinde uygulanabilirler. TEG dizilerindeki herbir hücreye çalışma koşullarının bir sonucu olarak, faklı sıcaklığın etkimesi mümkündür. Bu sebeple termoelektrik sistemde enerji dönüşümünün hassas bir şekilde, hücre bazında takip edilmesi ve sistemden maksimum enerji çekilebilmesinin sağlanması gereklidir. Bu işlem için TEG ile yük arasıda Maksimum Güç Noktası İzleyici (MGNİ) algoritması ile kontrol edilen bir güç dönüştürücüsü kullanmak kaçınılmazdır. Bu tezde, TEG enerji dönüşüm sistemlerinin termal ve elektriksel karakteristiklerini çıkarmak için testler yapılarak sonuçlar analiz edilmiştir. TEG'lerden her çalışma şartı altında maksimum enerjiyi alabilmek için güç dönüştürücüsü ve farklı tiplerde MGNİ algoritmaları önerilmiştir. Önerilen algoritmaların performansı yapılan pratik uuygulamalar ile belirlenerek sonuçlar sunulmuştur. Klasik algoritmaların yanında modifiye değiştir ve gözle (D&G) (ing. Perturbation and Observation -P & O) algoritması geliştirilmiş ve sonuçlar analiz edilmiştir. MGNİ algoritmasına ilave olarak , TEG'in çalışma koşullarına göre çıkış gücünün tahmin etmek için Kalman Filtresi kullanılmış ve böylece sistemin performansı iyileştirilmiştir. Büyük ölçekli uygulamalarda, güç dönüştürücünün kontrol edilmesi için Güç Karşılaştırmalı-Maksimum Güç Noktası İzleme (GK-MGNİ)(ing. Power Differentials-Maximum Power Point Tracking PD-MPPT) algoritması önerilmiştir. Küçük ölçekli uygulamalar için, Kısa-Devre Darbe (KDD) (ing. Short Circuit Pulse-SCP) algoritması önerilerek kararlı ve geçici bir durum altında sonuçlar analiz edilmiştir. Ticari TEG cihazları kullanılarak önerilen prototip ve kontrol algoritmaları, analitik ve deneysel olarak doğrulanmıştır. Önerilen MGNİ çözümlerinin bahsedilen avantajlarını doğrulayan başarılı bir performans sergilediği gösterilmiştir. Anahtar Kelimeler: Güç Karşılaştırmalı-Maksimum Güç Noktası İzleme (PD-MGNİ), Kısa-Devre Darbe (KDD), Maksimum Güç Noktası Takibi (MGNİ), Termoelektrik Generatör (TEG), Yükseltici Dönüştürücü.