Model tabanlı bir PV emülatör tasarımı ve gerçekleştirilmesi

Fotovoltaik (Photovoltaic – PV) panellerinin çıkış voltajı; ışınım, sıcaklık, gölgelenme gibi farklı birçok faktöre bağlı olarak değişmektedir. Bu gibi faktörlerin çevresel şartlara bağlı olarak değişkenlik göstermesi nedeniyle PV panel testleri esnasında aynı çevresel şartların tekrar oluşturulması pek mümkün değildir. Ancak PV panel emülatörleri, belirli bir zaman dilimi için girdi olarak sunulan çevresel verileri kullanarak o dönemdeki şartları taklit edebilmektedirler. Gerçekleştirilen bu çalışmada, PV paneli üzerinde oluşabilecek kısmi gölgelenme etkilerinin modellenebildiği, model tabanlı bir PV paneli emülatörü oluşturulmuştur. Bu emülatör, toplamda 250W çıkış gücüne sahip olabilecek şekilde 3 adet 20’şer hücrelik ve kendi aralarında atlama diyotları ile bağlanmış durumda olan DC-DC (Direct Current - DC) dönüştürücüye ve 32 bitlik bir mikro-denetleyici kartına sahiptir. Emülatörün yazılımı Matlab Simulink modelleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan PV emülatörü, dört farklı gölgelenme kurgusuyla teste tabi tutulmuştur. Deney sonucunda elde edilen veriler, gerçek PV panel çıktıları ve MATLAB/Simulink ortamında elde edilen simülasyon sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda, tüm gölgelenme durumları için 0.76’nın üzerinde r^2 skoru değeri elde edilmiş, deney ve simülasyon sonuçlarının oldukça yakın olduğunu ortaya konmuştur. Yüksek performansı ile emülatör, herhangi bir alanda, çatıda veya cephede kurulacak PV sistemlerinin teknolojik ve ekonomik fizibilite analizini kolaylaştırır.