MĠKRODENETLEYĠCĠ KONTROLLÜ ġEBEKEYE BAĞLI FOTOVOLTAĠK EVĠRĠCĠ TASARIMI Fırat DEVECĠ, Sinan ZENGĠN, Mutlu BOZTEPE Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü firat_deveci@hotmail.com, zengin.sinan@hotmail.com, mutlu.boztepe@ege.edu.tr ÖZET Bu çalışmada şebekeye bağlı bir fotovoltaik DC/AC evirici tasarımı ve uygulaması hakkında bilgiler verilmektedir. Evirici flyback tipi kesikli akım kipinde çalışan bir topoloji kullanmaktadır. Maksimum güç noktası izleme, adalama koruması, seri haberleşme, güç kontrolü gibi bütün evirici kontrolleri PIC24FJ64GA002 mikrodenetleyicisiyle gerçekleştirilmiştir. Maksimum güç noktası izleme algoritmasında “değiştir ve gözle” yöntemi kullanılmıştır. Tasarlanan eviricinin prototipi üretilmiş ve verimi %80 olarak ölçülmüştür. Anahtar kelimeler: Fotovoltaik dc/ac evirici, Şebekeye bağlı fotovoltaik sistem, Güneş pili 1. GĠRĠġ Fotovoltaik etki kullanılarak güneş ışığı doğrudan elektrik enerjisine dönüştürülebilmektedir. Bu teknolojiyi kullanan elemanlara genel olarak güneş pili adı verilir. Güneş pilleri Şekil-1’de görüldüğü gibi, göze adı verilen hücreler halinde üretilmektedir. Bir gözenin gerilimi ve gücü düşük olduğu için, gözeler elektriksel olarak seri bağlanıp gerilimi ve gücü artırılır ve dış hava şartlarından etkilenmemesi için hava geçirmez (hermetik) bir şekilde paketlenerek fotovoltaik modül haline getirilir. Modüller çoğunlukla 5-300 Wp güçler arasında üretilmektedirler. Daha yüksek güçler elde etmek için modüller seri bağlanarak diziler oluşturulabilir. Fotovoltaik Sistemler (PV) şebekeden bağımsız (Stand-alone) ve şebekeye bağlı (grid-connected) olmak üzere temelde iki gruba ayrılır. Güneş enerjisi kesikli olduğundan şebekeden bağımsız sistemlerde enerjinin sürekliliğini sağlayabilmek için sisteme bir enerji depolama elemanı, yani bir batarya ilave edilir. Şebekeye bağlı sistemlerde ise elektrik şebekesi bir anlamda depo elemanı gibi kullanıldığından batarya kullanımına gerek kalmamaktadır. Dolayısıyla üretilen elektrik enerjisi DC/AC eviricilerle doğrudan şebekeye aktarılmaktadır. Bu durum maliyet üzerinde önemli bir düşüş sağladığından son yıllarda şebekeye bağlı sistemler daha ön plana çıkmıştır. Avrupa Fotovoltaik Endüstrisi Birliği EPIA 2020 yılına kadar Avrupa’da tüketilen elektriğin %12’sinin fotovoltaik sistemlerden üretileceğini öngörmektedir [1]. Ülkemizde de 5346 sayılı yasada 29.12.2010 tarihinde yapılan değişiklik ile fotovoltaik sistemlerden üretilen elektriğin satın alma birim fiyatı 0.133$/kWh değerine çıkarılmış ve 10 yıl alım garantisi verilmiştir. Yerli ürün kullanımı durumunda ise toplamda 0.067 $/kWh değerine kadar ilave destek öngörülmektedir [2]. Birçok ülkedeki benzer teşviklerin etkisiyle şebekeye bağlı fotovoltaik sistemlerin dünyada hızla yaygınlaşması beklenmektedir. Şebekeye bağlı sistemlerde kullanılan DC/AC eviriciler üç gruba ayrılırlar; merkezi evirici, dizi evirici ve modül evirici. Şekil 2’de her üç teknoloji ile oluşturulmuş PV sistemler blok şema olarak gösterilmiştir. Merkezi evirici kullanan sistemler büyük güçlüdür ve genellikle üç fazlıdır. En az iki adet paralel fotovoltaik dizi içeren bu sistemlerde modüller arası uyumsuzluk kayıpları, kısmi gölgeleme ve seri diyotlardan kaynaklanan kayıplar nispeten büyüktür. Bu nedenlerle günümüzde dizi evirici teknolojisi daha çok tercih edilmektedir. Bu teknolojide yeterli sayıda PV modül seri bağlanarak dizi eviricinin girişine verilir. Merkezi eviriciye göre daha performanslı olmasına karşın, uyumsuzluk kayıpları ve kısmı gölgeleme kayıpları hala etkilidir. Modül evirici, bir başka deyişle AC modül teknolojisinde ise her panelin kendi eviricisi bulunmaktadır. Bu teknoloji DC kablolama gerektirmediği gibi, sadece tek bir modül ile sistem kurulabilmesini de mümkün kılmaktadır. Uyumsuzluk ve kısmi gölgeleme problemlerine karşı performansı diğerlerinden daha iyidir [3]. Birim güç başına maliyetlerinin şimdilik yüksek olması ve bir PV modülün ömrü kadar uzun (yani en az 15-20 yıl) bir ömre sahip olma gereksinimi yüzünden henüz yeterince yaygınlaşamamıştır. Şekil 1. Fotovoltaik Göze, Modül ve Dizi