TARIFNAME BATARYA ENERJI DEPOLAMA SISTEMLERI IÇIN HATA TOLERANSLI VE ADAPTIF SARJ DURUMU DENGELEME YÖNTEMI Bulusun Konusu Bulus, üç faz kaskat H-köprü çok seviyeli dönüstürücü tabanli sebeke baglantili batarya enerji depolama sistemleri için gelistirilen hata toleransli bir adaptif (üyarlamali) sarj dürümü (state of charge-SoC) dengeleme yöntemine iliskindir. Teknigin Bilinen Durumu Günümüzde kaskat H-köprüsü çok seviyeli dönüstürücü (KHK-ÇSD) tabanli batarya enerji depolama sistemlerini (BED) olüstüran bataryalarin sarj dürümünü (state of charge, SoC) dengeleme islemi sabit katsayili kontrol döngüleri/oransal kontrolcüler kullanilarak gerçeklestirilmektedir. Ancak, sabit katsayili oransal kontrolcü küllanimi bazi H köprülerinde (bir diger deyisle modüllerde) asiri modülasyon olusmasina ve sarj durumu/seviyesi dengeleme isleminin görece oldukça uzun sürmesine neden olmakta ve batarya enerji depolama sistemlerinin performansini düsürmektedir. Teknikte batarya enerji depolama sistemlerinde sarj dürümünün dengelenmesine iliskin gelistirmeleri konu alan dokümanlar bulunmaktadir. Teknigin bilinen dürümüna örnek olarak "Cell SoC Balancing Using a Cascaded Full-Bridge Multilevel Converter in Battery Energy Storage Systems" (E. Chatzinikolaou and D. J. Rogers, Bahsedilen doküman kaskat tam köprü çok seviyeli konvertör küllanilarak her bir elektrokimyasal hücrenin dengelenmesi için gelistirilen bir yöntemi konü almaktadir. Dokümana konü yöntemde her bir hücre için kontrol ve dengeleme algoritmalari bir baskili devre karti (PCB) üzerinde yer alan bir FGPA karta islenmis olup, bahsi geçen kart araciligiyla dengeleme ve kontrol islemleri gerçeklestirilmektedir. Dokumana konu çalismada sarj durumu dengeleme islemleri için sarj durumunun tahmin edilmesi yerine batarya gerilimleri kullanilmaktadir. Söz konusu yöntem ile sarj durumu düzensizliklerinin hizli bir sekilde giderilemeyecegi ve sarj durumu dengeleme islemi sirasinda asiri modülasyonun olusabilecegi düsünülmektedir. Teknigin bilinen durumuna bir diger örnek olarak "State-of- Charge (SoC)-Balancing Control of a Battery Energy Storage System Based on a Cascade PWM Converter" (Maharjan, Laxman (2009).) adli doküman verilebilir. Bahsedilen doküman, kaskat darbe genislik modülasyonu (pulse width modulation,PWM) tabanli batarya enerji depolama sistemlerinde batarya birimlerinin sarj durumunun kontrol edilmesi için gelistirilen. bir yönteme iliskindir. Bahsedilen dokümanda batarya enerji depolama sistemleri için önerilen bir kontrol yönteminde, dijital ana kontrolcülerin ve FGPA'nin kullanimindan, her batarya enerji depolama sisteminde bir batarya yönetim modülünün bulunmasindan ve bahsi geçen modül araciligiyla her bir bataryaya iliskin göreceli sarj durumu degerlerinin elde edilmesinden ve dengelenmesinden bahsedilmektedir. Dokümana konu yöntemde sarj durumu dengeleme islemi sirasinda kullanilan kontrol döngulerinde bulunan oransal kontrolcülerin katsayilari sabit olarak alinmaktadir. Sabit katsayili oransal kontrolcülerin sarj durumu dengeleme hizinda belirgin bir azalmaya sebep olacagi ve dokümana konu yöntemin asiri-modülasyondan kaçinabilme becerisi açisindan yetersiz kalabilecegi düsünülmektedir. Teknigin bilinen durumuna bir diger örnek olarak ise doküman AC bataryalarin sarj durumunun belirlenmesi için bir yöntemi konu almaktadir. Bahsedilen dokümana konu yöntemde sarj durumu bir mikrokontrolcü araciligiyla belirlenmektedir. Ayrica. söz konusu yöntemde sarj durumunun. belirlenmesinde FGPA kart kullanilmakta ve dokümanda daha detayli olarak sarj durumunun izlenmesi için FGPA ve mikrokontrolcünün birlikte kullanimindan bahsedilmektedir. Dokümana konu yöntemin sarj durumunun tahmin edilmesine yönelik olmasi sebebiyle söz konusu çalisma ile sarj durumunun dengelenmesi esnasinda karsilasilan dengeleme hizi ve asiri modülasyon problemlerine bir çözüm getirilememektedir. Teknikte yer alan yöntemlerdeki dezavantajlarin giderilmesi adina kaskat H-köprü çok seViyeli dönüstürücü tabanli sebeke baglantili batarya enerji depolama sisteminin performansinin arttirilmasini saglayan hata toleransli bir adaptif (uyarlamali) sarj durumu dengeleme yöntemi gelistirilmistir. Bulusun Detayli Açiklamasi Bulus, üç faz kaskat H-köprü çok seViyeli dönüstürücü tabanli sebeke baglantili batarya enerji depolama sistemleri için gelistirilen hata toleransli bir adaptif (uyarlamali) sarj durumu (State of Charge, SoC) dengeleme yöntemine iliskindir. Bulus, batarya enerji depolama sistemlerinin güç elektronigi sistemleri vasitasiyla elektrik sebekesine entegrasyonu ile Bulusun bir amaci, kaskat H-köprüsü çok seViyeli dönüstürücü (KHK-ÇSD) tabanli batarya enerji depolama sistemlerindeki (BEDS) sarj seviyesi/durumu (SoC) düzensizliklerinin mümkün olan en hizli sekilde dengelenmesi ve bu dengeleme islemi sirasinda sisteme her kosulda asiri modülasyondan kaçinabilme becerisinin kazandirilmasi için adaptif ve hata toleransli bir yöntem gelistirilmesidir. Böylece batarya enerji depolama sistemlerinin performanslarinin artirilmasi amaçlanmaktadir. Bulusa konu yöntemin uygulanmasi amaciyla donanim kisminda, lityum iyon bataryalar, kaskat H-köprülerini üretebilmek için MOSFET'ler, MOSFET sürücüler, MOSFET sogutucular, kapasitörler, dirençleri optokuplörler, güç kaynaklari, osiloskop ve çesitli ölçüm aletleri yer almaktadir. Bulusa konu yöntemin uygulanmasi için yazilim kisminda ise mikrokontrolcü ve FPGA kart kullanilmaktadir. Bulusa konu yöntemin gerçek zamanli çalismasi ve yüksek seViyeli invertörlere uygulanmasi açisindan FPGA kart büyük önem tasimaktadir. Bulus,üç faz kaskat H-köprü çok seViyeli dönüstürücü tabanli sebeke baglantili batarya enerji depolama sistemleri için bir adaptif sarj durumu dengeleme yöntemi olup, en genel haliyle; - mikrokontrolcü araciligiyla oransal kontrolcü katsayilarinin adaptif modül sarj durumu dengeleme ve adaptif faz sarj durumu dengeleme bloklarinda batarya enerji depolama sisteminin matematiksel modeline göre her bir örnekleme zamaninda güncellenmesi ve güncellenen oransal kontrolcü katsayilari kullanilarak her bir modüle gönderilen gerilim referans sinyallerinin olusturulmasi, - bahsi geçen mikrokontrolcü araciligiyla hesaplanan referans sinyallerinin bir seri haberlesme yolu ile FPGA karta gönderilmesi, - FPGA kartin elde edilen açilari kullanarak MOSFET'leri sürmek için gerekli olan anahtarlama sinyallerini üretmesi islem basamaklarini içermektedir. Bulus ile KHK-ÇSD tabanli bir batarya enerji depolama sisteminde asiri modülasyondan kaçinmayi garanti alan özgün bir sarj seviyesi/durumu dengeleme yöntemi sunulmaktadir. Bulusa konu yöntem, adaptif kontrol tabanli olmasi sebebiyle sistemin dinamik degisimlerine gerçek zamanli olarak çalisarak ayak uydurabilmekte ve teknikte bulunan benzer yöntemlere göre en az iki kat daha hizli bir sekilde sarj seViyesi dengeleme islemi gerçeklestirebilmektedir. Bulusa konu yönteminin bir diger avantaji ise sarj durumu dengeleme islemi sirasinda sistemin ortak-mod. geriliminin surekli sifir olarak sabit tutulmasini saglamasidir. Bulusa konu yöntemde sarj durumu tahmini geleneksel yöntemlerle yapilmakta ve sarj durumu dengeleme islemi ise adaptif ve hata toleransli özgün bir kontrolcu araciligiyla gerçeklestirilmektedir. Bulusa konu yöntemde, oransal kontrolcü katsayilari adaptif modül sarj seViyesi dengeleme ve adaptif faz SoC dengeleme bloklarinda sistemin matematiksel modeline göre her bir örnekleme zamaninda güncellenmektedir. Bu durum sarj durumu dengeleme hizini belirgin ölçüde artirmaktadir. Bunun yani sira, bulusa yöntem sayesinde sisteme asiri-modülasyondan her kosulda kaçinabilme becerisi kazandirilmaktadir. Bulusa konu yöntemde faz kaydirmali darbe genislik modülasyonu uygulanmaktadir. Bulusa konu yöntemde daha detayli olarak, oransal kontrolcü katsayilari adaptif modül SoC dengeleme ve adaptif faz SoC dengeleme bloklarinda sistemin matematiksel modeline göre her bir örnekleme zamaninda güncellenmektedir. Güncellenen oransal kontrolcü katsayilari kullanilarak her* bir module gönderilen gerilim referans sinyalleri olusturulmakta ve böylece modüller arasinda aktif güç farkliliklari meydana gelmektedir. Bu aktif güç farkliliklari sonucunda modüllerin girisindeki bataryalarin üzerinden geçen akimlar farklilasmakta ve her bir bataryanin SoC degeri birim zamanda farkli miktarlarda degismektedir. Bulusa konu yöntemde oransal kontrolçü katsayi hesaplamalari ve referans sinyali olusturma islemleri için mikrokontrolçü kullanilmaktadir. Mikrokontrolçü hesapladigi referans sinyallerini seri haberlesme yoluyla FPGA karta göndermektedir. FPGA kart elde ettigi açilari kullanarak MOSFET'leri sürmek için gerekli olan anahtarlama sinyallerini üretmektedir. Özetle, bulus üç-faz kaskat köprü çok seViyeli dönüstürücü tabanli sebeke baglantili batarya enerji depolama sistemleri için hata toleransli bir adaptif (uyarlamali) sarj seViyesi dengeleme yöntemi sunmaktadir. Bulusa konu yöntem sayesinde asiri modülasyon önlenmekte ve dengeleme islemi hizli bir sekilde gerçeklestirilebilmektedir. TR TR TR TR