Termoelektrik jeneratörler için alçaltan-yükselten çeviricili maksimum güç noktasý takibi benzetimi

Enerji çevrim verimliliði %10’lara kadar çýkabilen endüstriyel Termoelektrik Jeneratörler (TEJ) atýk ýsýlardan elektrik enerjisi elde ediniminde kullanýlarak enerji verimliliðine katkýda bulunurlar. TEJ iç direnci ile yük direncinin eþit olmamasý verim deðerini oldukça düþürür. Ýç direnç ile yük direnci arasýndaki dengesizliðin ortadan kaldýrýlmasý veya en aza indirilmesi için Maksimum Güç Noktasý Ýzleyici (MGNÝ) algoritmalarý kullanýlýr. Bu çalýþmada, iç direnç ile yük direnci arasýndaki eþitliði saðlamak için Karýþtýr ve Gözlemle (K&G) metodu temelinde MGNÝ algoritmasý, alçaltan-yükselten çevirici kullanýlarak MATLAB/Simulink ile modellenmiþtir. Ýlk olarak, Seebeck sabitine ve sýcaklýk farkýna baðlý olarak bir TEJ modellemesi yapýlmýþtýr. Bu modellemede, seri ve paralel baðlanacak TEJ’ler belirlendikten sonra, TEJ modelinin çýkýþýna doðrudan deðiþken yük direnci baðlanmýþtýr. Yük direnci ve sýcaklýk farký deðiþim deðerleri için çýkýþ gücü hesaplanmýþtýr. Bu durumda, MGNÝ’siz TEJ’in yük deðiþimlerinden oldukça etkilendiði tespit edilmiþtir. Verim deðeri de buna baðlý olarak sürekli salýnýmlar yapmýþtýr. Daha sonra, bu sýcaklýk farký deðiþimi ve deðiþken yük K&G MGNÝ’li alçaltan-yükselten çevirici sistemine uygulanmýþtýr. Geliþtirilen K&G MGNÝ algoritmalý TEJ’in yük ve sýcaklýk deðiþimlerine raðmen Maksimum Güç Noktasýný (MGN) %98.72 bir doðrulukla izlediði görülmüþ ve TEJ en yüksek verimlilikle her koþulda çalýþtýrýlmýþtýr. Geliþtirilen bu K&G MGNÝ algoritmasý ile kontrol edilen, alçaltan-yükselten çeviricili bir TEJ sisteminin modeli sayesinde tasarýmcýlar için yalnýzca Seebeck sabitinin ve seri-paralel baðlý TEJ sayýlarýnýn girilmesinin yeterli olacaðý bir benzetim çalýþmasý sunulmuþtur.

Simulation of maximum power point tracking with buck-boost convertor for thermoelectric generators

Industrial Thermoelectric Generators (TEGs) with up to 10% energy conversion efficiency contribute to energy efficiency by using electrical energy to obtain heat from waste heat. The TEG internal resistance and the unequal load resistance considerably reduce the efficiency. Maximum Power Point Tracking (MPPT) algorithms are used to eliminate or minimize the imbalance between internal resistance and load resistance. In this study, the MPPT algorithm was modeled with MATLAB/Simulink by using the buck-boost converter to ensure the matching between internal resistance and load resistance based on Perturb and Observe (P&O). First, a TEG modeling was performed based on the Seebeck constant and temperature difference. In this modeling, after determining the TEGs to be connected in series and parallel, the variable load resistance was directly connected to the output of the TEG model. The output power of the TEG is calculated for the load resistance and the temperature difference values. In this case, it was determined that TEG without MPPT was highly affected by the load changes. The efficiency value is therefore continuously oscillating. Subsequently, this temperature difference change and the variable load were applied to the TEG system buck-boost converter with P&O MPPT. The TEG system with P&O MPPT algorithm was observed to track the Maximum Power Point (MPP) with an accuracy of 98.72% despite load and temperature changes. Thanks to the developed TEG system modeling of the P&O MPPT buck-boost converter, a simulation study is provided for the designers who will design the TEG system only to enter the Seebeck constant, series- parallel connected TEG numbers.