Maximum power point tracking of the photovoltaic system using artificial neural networks

Abstract

Bu çalışmada, bir fotovoltaik sistemin yapay sinir ağı kullanılarak maksimum güç noktası takibinin benzetimi yapılmıştır. Fotovoltaik sistemlere olan ilgi, fosil kaynakların yetersizliği ve enerjiye olan talebin yükselmesi ile giderek artmaktadır. Fotovoltaik sistem performansının çevre koşullarına göre değişmesi, sistem verimliliğini düşürmektedir. Bunun önüne geçmek, maksimum güç noktasına ulaşmakla mümkündür. Sistemi maksimum güç noktasında çalıştırmaya yönelik birçok teknik geliştirilmiştir. Yapay zekanın yaygınlaşmasıyla, maksimum güç noktası tespitinde akıllı sistemler kullanılmaya başlanmıştır. Akıllı sistemlerden biri olan yapay sinir ağı, öğrenebilme, genelleme yapabilme ve karar verme kabiliyetine sahiptir. Bu çalışmada giriş değişkenleri sıcaklık ve ışınım olan bir yapay sinir ağı ile maksimum güç noktası tespit edilmektedir. Sistemin benzetimi MATLAB/Simulink ortamında gerçekleştirilmiştir. Levenberg-Marquardt algoritmasının kullanıldığı ağın eğitiminde, %70’i eğitim, %15’i geçerlilik ve %15’i test aşamalarında olmak üzere toplam 1000 veri kullanılmıştır. Işınımın 1000W/m2’den 200W/m2’ye belirli aralıklarla azaltıldığı sistemde, fotovoltaik panelin gücünün 225.1W’dan 46.9W’a, yükseltici konvertör gücünün 220.9W’dan 45.75W’a kadar azaldığı izlenmiştir. Sıcaklığın 25°C’den 45°C’ye belirli aralıklarla arttırıldığı sistemde, fotovoltaik panel gücünün 225.1W’dan 194.6W’a, yükseltici konvertörün gücünün 220.9W’dan 190.7W’a kadar azaldığı görülmüştür. Sabit ışınım (1000W/m2) ve sıcaklık (25°C) değerlerinde, sistem %98 ile en yüksek verim değerine sahiptir. Sabit sıcaklık ve farklı ışınım koşullarında, sistem verimi incelenmiş, ışınım değeri azaldıkça sistem veriminin azaldığı görülmüştür. Benzer olarak, sabit ışınım ve farklı sıcaklık koşulları altında, sıcaklık artışının sistem veriminin azalmasına neden olduğu belirlenmiştir. Sonuçlar, yapay sinir ağı tabanlı maksimum güç noktası izleme sistemine sahip fotovoltaik sistemin, değişen çevre koşullarında maksimum güç noktasını izlediğini göstermektedir.