Termoelektrik Jeneratörlerde Kullanılan İzolesiz Alçaltan Çeviricinin Yük Değişimlerinde Maksimum Güç Noktası İzleme Davranışının İncelenmesi
Abstract views: 49
/ 
PDF downloads: 39
Keywords:
TEG, MPPT, Karıştır & Gözlemle, P&O, Alçaltan Çevirici, Görev Doluluk OranıAbstract
Termoelektrik jeneratörler (TEG) sıcaklık farkını elektrik enerjisine çeviren cihazlardır. TEG’lerden maksimum verim elde etmek amacıyla DC-DC çeviriciler kullanılmaktadır. Alçaltan çeviricilerin çalışma prensibi çıkış geriliminin giriş geriliminden düşük olmasıdır. Bu çalışmada, TEG’lerde kullanılan izolesiz alçaltan DC-DC çeviricinin yük değişimlerinde maksimum güç noktası izleme (MPPT) davranışının incelenmesi gerçekleştirilmiştir. Bu MPPT algoritmaları çeviriciye bağlanan her yükte tam verimli çalışmamaktadır. Karıştır & Gözlemle (P&O) MPPT algoritması kullanılarak çeviriciye bağlanan değişen yükler altında TEG’in maksimum güç noktasında (MPP) çalıştırılıp yük değer aralığı belirlenmiştir. MPP izlemesi için TEG’in yük direnç değeri ile TEG’e bağlanan ve TEG’in bir anlamda yükünü oluşturan alçaltan DC-DC çeviricinin akım değerini P&O algoritması ile değişimli yaparak eşitleme sağlanmıştır. Hesaplamaları gerçekleştirilen 50 W'lık bir alçaltan DC-DC çeviricinin 45,76 W değerindeki bir TEG ile MATLAB/Simulink ortamında benzetimi yapılmıştır. TEG’in iç direnç değeri 5,84 Ω iken alçaltan DC-DC çeviricinin yük direnç değeri 1-45 Ω arasında değiştirilmiştir. Çeviricinin yük direncinin TEG iç direncinden büyük olduğu durumlarda, alçaltan DC-DC çevirici anahtarının maksimum görev doluluk oranı ( ) değeri ile çalıştığı görülmüştür. Çeviricinin yük direncinin değeri TEG iç direncine kadar artırıldığında alçaltan DC-DC çevirici anahtarının değerini artırdığı belirlenmiştir. Diğer durumlarda ise P&O MPPT algoritmasının alçaltan DC-DC çevirici anahtarının değerini sabit tutarak sürekli maksimum güç değerini koruduğu görülmüştür. Çalışmanın sonucunda alçaltan DC-DC çeviricinin yükünün TEG iç direncinin üç katına kadar olan değerlerde MPP’yi izleyebildiği belirlenmiştir. Alçaltan DC-DC çeviricinin yük direnç değeri TEG iç direncinin üç katından fazla olduğunda, değeri daha fazla arttırılamaması nedeniyle bu değer arttıkça MPP’den uzaklaştığı görülmüştür.
References
I. Sarbu, and C. Sebarchievici, “A comprehensive review of thermal energy storage,” Sustainability, vol. 10, no. 1, 191, 2018.
H. Mamur, and Y. Coban, Y, “Detailed modeling of a thermoelectric generator for maximum power point tracking,” Turkish Journal of Electrical Engineering and Computer Sciences, vol. 28, no. 1, pp. 124-139, 2020.
M. R. A. Bhuiyan, H. Mamur, M. A. Üstüner, and Ö. F. Dilmaç, “Current and future trend opportunities of thermoelectric generator applications in waste heat recovery,” Gazi University Journal of Science, vol. 35, no. 3, pp. 896-915, 2022.
H. Mamur, M. A. Üstüner, and M. R. A. Bhuiyan, “Future perspective and current situation of maximum power point tracking methods in thermoelectric generators,” Sustainable Energy Technologies and Assessments, vol. 50, 101824, 2022.
Z. M. Dalala, Z. S. Hamdan, H. Al-Taani, M. Al-Addous, and A. Albatayneh, “Battery charging application with thermoelectric generators as energy harvesters,” The Academic Research Community Publication, vol. 3, no. 1, pp. 248-259, 2019.
Y. Singh, S. K. Singh, and P. Hazra, “The quest for high-efficiency thermoelectric generators for extracting electricity from waste heat,” JOM, vol. 73, no. 12, pp. 4070-4084, 2021
H. L. Tsai, and J. M. Lin, “Model building and simulation of thermoelectric module using Matlab/Simulink,” Journal of Electronic Materials, vol. 39, no. 9, pp. 2105-2111, 2010.
