Yenilenebilir enerji kaynaklarından beslenen sistemlerde kullanılan inverter devresinin veriminin arttırılmasına yönelik devre tasarımı

Abstract

Tez çalışmasında bir evin elektrik enerjisi ihtiyacının karşılanmasında yenilenebilir enerji kaynaklarının (yakıt hücresi, güneş panelleri gibi) kullanılması durumunda elde edilen DA gerilimin, evde ihtiyaç duyulan AA gerilime dönüştürülmesi aşamasında güç dönüşüm sisteminin bir parçası olan inverter devresinin veriminin artırılmasına yönelik bir hibrit anahtar kullanımı incelenecektir. Her ne kadar böyle bir sistemde kullanılacak inverter devresi karşılanması gereken maksimum güç dikkate alınarak tasarlansa da, bir evin elektrik yük talebinin gün boyunca değişkenliği de inverter devresinin tasarımında ve kontrolünde dikkate alınmalıdır.Bir eve ait deneysel olarak elde edilmiş elektriksel yük profili incelendiğinde, evin elektrik talebinin gün boyunca geniş bir aralıkta değiştiği ve 0-500 W aralığındaki yük talebinin, günlük talebin %85'ini oluşturduğu görülmüştür. Bunun yanında, bir inverter devresinin tipik verim eğrisi incelendiğinde: verimin belli bir aralıkta maksimum olduğu, fakat düşük ve yüksek güç bölgelerinde maksimum verimden daha düşük olduğu görülmektedir. Evin elektrik ihtiyacının büyük bir bölümü düşük güç bölgesinde olduğundan inverter devresinin özellikle düşük güçlerdeki veriminin artırılması büyük miktarda enerji kazanımı sağlayacaktır.İnverter devrelerinde yaygın olarak kullanılan IGBT anahtarının yerine paralel bağlı IGBT-MOSFET anahtar (hibrit anahtar) kullanımı ve bu hibrit anahtarın anlık yük akımı geri beslemeli kontrolü ile inverter devresinin veriminin arttırılacağı öngörülmektedir. MOSFET anahtarının IGBT anahtarından daha hızlı kesime gidebilmesi (turn-off) ve düşük akım değerlerinde iletim kayıplarının IGBT anahtarı iletim kayıplarından daha düşük olmasından dolayı inverter devresinin özellikle düşük güçlerde veriminin arttırılabileceği öngörülmektedir.Verim artışı sayesinde yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edilen enerji daha etkin bir şekilde kullanılabilecektir.