Maksimum güç noktası izleyicisinde kullanılan artan iletkenlik algoritmasının FPGA tabanlı gerçeklenmesi

Abstract

Fosil yakıtların çevreyi kirletmeleri ve rezervlerinin yakın bir gelecekte tükenecek olmaları sebebiyle, son yıllarda dünya genelinde yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelim hızla artmıştır. Güneş ışınlarından fotovoltaik(FV) paneller ile elektrik enerjisi üretimi de yenilenebilir enerji üretimi metotlarının en önemlilerinden birisidir. Ticari olarak üretilen FV panellerin verimleri %17 ile %21 arasındadır. Bu yüzden verimlerinin daha da düşmemesi için, FV panellerinin akım-gerilim karakteristiklerine göre, bu karakteristikten, maksimum güç elde edecek şekilde bir çalışma noktası bulmak gerekir. Bu noktayı bulmak üzere çeşitli Maksimum Güç Noktası İzleme (MGNİ) algoritmaları üretilmiştir. Bu algoritmalardan birisi de artan iletkenlik algoritmasıdır. Bu yöntemde anlık akım ve gerilim değerlerinin oranlanmasıyla FV panelinin anlık iletkenliği ve akım, gerilim artışlarıyla da artan iletkenliği bulunmaktadır. Bu değerlerin kullanılmasıyla da akım gerilim karakteristiğine göre FV panelin çalışma noktası bulunmaktadır. Ancak işlemlerin uygun şekilde yapılabilmesi için hızlı bir donanıma ihtiyaç duyulmaktadır. Alanda Programlanabilir Kapı Dizisi (Field Programmable Gate Array (FPGA)) saat hızının 100MHZ’ler civarında olmasına rağmen yapılan işlemleri donanımsal olarak gerçekleştirmesinden dolayı tercih edilebilmektedir. Ayrıca hem paralel işlem yapabilmesi hem de giriş ile çıkış arasındaki gecikmelerin o işleme ait yolda bulunan kapıların gecikmelerinin toplamı olması nedeniyle, işlem yapabilme hızı müthiş derecede artmaktadır. Bununla birlikte MATLAB/Simulink benzetim programında mevcut olan donanım kosimülatörü vasıtasıyla, oluşturulan algoritma FPGA’da gerçeklenebilmektedir. Simülasyondan alınan giriş sinyalleri FPGA içerisinde işlendikten sonra tekrar benzetim programına gönderilerek sonuçlar alınabilir. Böylece algoritmanın doğruluğu test edilebilmektedir. Bu çalışmada artan iletkenlik algoritmasının FPGA donanımıyla oluşturulmasına ait benzetim BASYS3 FPGA gerçekleme platformu için MATLAB/SİMULİNK programında oluşturulmuştur. Bununla birlikte donanım ko-simülator bloğuyla oluşturulan algoritma BASYS3 kartına yüklenmiştir.