Fotovoltaik Sistemler için Üç Fazlı Z Kaynak Evirici Tasarımı

Abstract

Fosil enerji kaynaklarının yok olma tehlikesi ve çevre üzerindeki zararlı etkileri nedeniyle günümüzde yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi artmıştır. Ayrıca yenilenebilir enerji kaynakları arasında yer alan fotovoltaik enerji de gün geçtikçe önem kazanmaya başlamıştır. Özellikle şebeke bağlantılı Fotovoltaik (FV) elektrik üretim sistemleri kurulmaya ve yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Şebeke bağlantılı elektrik üretim sistemlerinde değişken ortam koşulları, FV sistemlerden elde edilen DA geriliminin sürekli değişmesine neden olur. Geleneksel eviricilerin kullanıldığı uygulamalarda istenilen frekans ve genlikte çıkış elde edebilmek için ek DA/DA dönüştürücülere ihtiyaç duyulmaktadır. Diğer taraftan yeni bir konsept olan Z-Kaynak eviriciler ise yapılarında bulunan empedans ağı sayesinde herhangi bir ara devre elemanına ihtiyaç duymadan bu yükseltme ve alçaltma işlemini gerçekleştirebilmektedir. Bu nedenle, bu çalışmada PV sistemleri için Z kaynaklı evirici tasarlanmıştır. Empedans ağlı Z kaynaklı evirici modellemesi, basit bir yükseltme anahtarlama yöntemi kullanılarak gerçekleştirilir ve girişine uygulanan DA voltajını artırmak için modülasyon indeksi ve görev döngüsü parametreleri ayarlanır. Simülasyon sonuçlarından PV güç üretim sistemlerinde Z kaynaklı evirici kullanımının uygun ve verimli olduğu gözlemlenmiştir.

Due to the danger of extinction of fossil energy resources and their harmful effects on the environment, interest in renewable energy sources has increased today. Furthermore, the photovoltaic energy, which is among renewable energy sources, has started to gain importance day by day. Especially, grid-connected Photovoltaic (PV) power generation systems have begun to be installed and used widely. In the grid-connected power generation systems, variable environmental conditions cause the DC voltage obtained from the PV systems to vary continuously. In the applications where traditional inverters are used, additional DC/DC converters are required to obtain an output at the desired frequency and amplitude. On the other hand, Z-source inverters which are a new concept can perform this raising and lowering process without the need for any intermediate circuit elements, thanks to the impedance network in their structures. For this reason, in this paper, Z-source inverter is designed for the PV systems. Z-source inverter modeling with impedance network is realized by using a simple boost switching method, and the modulation index and duty cycle parameters are adjusted to increase the DC voltage applied to its input. It is observed from the simulation results that using of the Z-source inverter is proper and efficient in the PV power generation systems.