Sürdürülebilir Kalkınma Amaçları
Yayınlar
- Proje2024Yenilenebilir Enerji Kaynaklarından Elektrik Üretiminde Kullanılan Evirici Ve Çevirici Sistemler Için Düşük Maliyetli, Izoleli, Yüksek Parazit Bağışıklığı Olan Gerilim Sensörü Tasarımı Ve Prototip Üretimi
Cakmak, Recep; Hükümen, Burhan
Güneş enerjisinden elektrik üretiminde yaygın olarak kullanılan fotovoltaik (FV) paneller de foton enerjisini doğru akım (DA) formundaki elektriğe dönüştürmektedir. Bu sistemlerin alternatif akıma göre tasarlanan elektrik şebekemizde kullanılabilmeleri için evirici ve çevirici gibi hassas kontrol gerektiren güç elektroniği devrelerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu evirici ve çeviricilerde akım ve gerilim sensörleri kontrol devrelerinde geri besleme bilgisi sağlamak amacıyla kullanılmaktadır. Ancak kontrol sistemlerinin kararlı ve doğru kontrol sinyali üretmeleri, geri besleme sinyallerinin de doğruluğuna bağlıdır. Dolayısıyla güç sistemlerinde yüksek doğrulukla çalışan ve gürültü bağışıklığı olan izoleli akım ve gerilim sensörlerinin kullanılması büyük önem taşımaktadır. Bu projede geliştirilmiş elektromanyetik girişim (EMI) ve ısı bağışıklığına sahip, düşük maliyetli, izole edilmiş ve tam diferansiyel bir gerilim sensörü tasarlanarak prototipi gerçekleştirilmiştir. Elektromanyetik girişimlere karşı yüksek bağışıklık sağlamak amacıyla sensörde kapasitif olarak izole edilmiş delta sigma modülatörü kullanılmıştır. Eviricilerde ve DA/DA dönüştürücülerde kullanılmak üzere iki farklı sensör devresi tasarlanarak prototipleri üretilmiştir. Eviriciler için üretilen sensörün bant genişliği 2 kHz, çeviriciler için üretilen sensörün bant genişliği ise 45kHz olarak belirlenmiştir. Önerilen gerilim sensörü, yüksek gerilim yalıtımı için manyetik bağlantı tekniği kullanan izole edilmiş gerilim dönüştürücülerin aşırı maliyetli olmasına bir alternatif olacak şekilde tasarlanmıştır. Bununla birlikte, önerilen gerilim sensöründe kullanılan kapasitif olarak izole edilmiş delta-sigma modülatörleri, düşük maliyete sahip olmasının yanı sıra çok yüksek doğuştan EMI bağışıklığıyla çok daha büyük bant genişliği sağlamıştır. Gerilim sensörünün yeteneklerini doğrulamak için benzetim ortamında ve gerçekleştirilmiş prototip kullanılarak deneyler yapılmıştır. Öte yandan, yüksek frekanslı bileşenler için düşük empedanslı yol gibi elektronik bileşenlerin ideal olmayan özelliklerinden kaynaklanan zorluklar, geliştirilmiş baskılı devre kartı tasarım teknikleri kullanılarak dikkate alınmış ve çözülmüştür. Deneyler, sensörün aşırı ısı ve elektromanyetik gürültü gibi zorlu koşullar altında dahi maksimum %0.01 doğrusallık hatasıyla çalıştığını göstermiştir. Ek olarak deneyler, önerilen sensörün 1 dakikalık bir süre boyunca 2,5 kV izolasyon gerilimine dayanabildiğini doğrulamıştır.
- MakaleYalnız künye2024Kapalı Otoparklara Yerleştirilen Elektrikli Araç Şarj İstasyonlarında Bekleme Süresini En Aza İndirecek Bir Tasarım Yaklaşımı
Cakmak, Recep; Çiçek, Murat Han
Elektrikli araçlar çevreye duyarlı ve sürdürülebilir bir ulaşım alternatifi olarak öne çıkmaktadır. Ancak elektrikli araçların daha fazla yaygınlaşması için karşılaşılan temel zorluklardan biri, yeterli ve erişilebilir bir şarj altyapısının eksikliğidir. Bu nedenle, şarj istasyonlarının erişilebilirliği, bu alandaki önemli bir parametre olarak kabul edilmektedir. Otoparklar, bu erişilebilirliği sağlamak için ideal ve etkili kullanım alanları sunmaktadır. Otoparklara yerleştirilen şarj istasyonları sayesinde, elektrikli araç sahipleri günlük yaşamlarının bir parçası olarak araçlarını rahatlıkla şarj edebileceklerdir. Bu durum, elektrikli araçları daha çekici hale getirirken, aynı zamanda çevre dostu bir ulaşım çözümü sunmaktadır. Bu çalışmada kapalı otoparklara yerleştirilen elektrikli araç şarj istasyonlarında bekleme süresini en aza indirecek bir tasarım yaklaşımı önerilmektedir. Bu amaçla, Gümüşhane il merkezinde bulunan bir kapalı otoparkın bir yıllık araç giriş-çıkış verileri kullanılarak, otoparka en az bekleme süresi sağlayacak ve en düşük maliyetli olacak şekilde kaç adet şarj ünitesinin yerleştirilmesi gerektiği, kuyruk teoremi ve Nelder-Mead simplex optimizasyon algoritması kullanılarak hesaplanmıştır. Otopark verileri incelenerek, farklı araç giriş sayılarına göre AC ve DC şarj istasyonu durumları için senaryolar oluşturulmuştur. Oluşturulan senaryolar için en iyi bekleme süresini sağlayacak şarj istasyonu sayıları ve tipleri belirlenmiştir. Bu sonuçlar dikkate alınarak öneriler ve tavsiyeler sunulmuştur
- Proje2022Elektrikli Araç Şarj İstasyonunun Şebeke Ile Entegrasyonu Için Adaptif Eşik Değer Yaklaşımlı Dalgacık Dönüşümü-Tabanlı Gerçek Zamanlı Güç Kalitesi Tespit Yönteminin Geliştirilmesi
Cakmak, Recep; Bayrak, Associate Professor Gökay; Yilmaz, Alper; Öner, Samet
Bu projede, dağıtık generatörler tarafından beslenen elektrikli araç şarj istasyonlarında güç kalitesi olaylarını (GKO) tespit etmek ve sınıflandırmak için örnek indirgenmemiş dalgacık dönüşümü (ÖİDD) ve bulanık karar verici (BKV) kullanan hibrit bir yöntem sunulmaktadır. Önerilen adaptif ÖİDD-BKV, gürültü içeren sinyallerde eşik değer-tabanlı sinyal analiz yöntemlerinin performans eksikliği giderilmiştir. Ayrıca, önerilen yöntem şebeke sinyali gibi gürültü içeren sinyallerde gürültü bastırımı için uygulanan filtreleme işlemine olan ihtiyacı ortadan kaldırmıştır. Bu adaptif yaklaşım ile eşik değer yöntemlerinde sınır koşullarında tespit hataları önlenirken aynı zamanda gerilim sinyalinin detay katsayılarında sadece tepe değerleri kullanılarak maliyet ve hesaplama yükü en aza indirilmiştir. Gürültüsüz koşullarda önerilen yöntem için ortalama test doğruluğu %96,13'tür. Ayrıca ÖİDD-BKV, sinyal gürültü oranı (SGO) değeri 20-40 dB olan yüksek seviyeli gürültü koşullarda ortalama %94,96 sınıflandırma doğruluğuna sahiptir. ÖİDD-BKV yönteminin etkinliği bir deney düzeneği kullanılarak test edilmiştir. Deneysel veriler için ortalama test doğruluğu ise %96,66'dır.
- MakaleAçık Erişim2022Electric Vehicle Charging Station Infrastructure on the Basis of Provinces in Turkey: Analysis through the Metrics
Cakmak, Recep; Turan, Abdullah
The fact that fossil fuels are exhaustible and harmful to the environment, the goals of constituting a sustainable and cleaner environment, and developments in battery technologies have led to a tendency towards electric vehicles instead of the vehicles which have traditional internal combustion engines working with fossil fuels. Especially in the last five years, electric vehicle (EV) sales have increased, and this increase is expected to continue increasing in the coming years. The increasing number of electric vehicles leads to the need for EV charging stations. To make strategic plans, to guide investors and to provide the appropriate infrastructure for the electric vehicle customers, the infrastructure of electric vehicle charging stations in each region needs to be analyzed in detail. In this study, the quantitative situation of the electric vehicle charging station infrastructure on the basis of provinces in Turkey as of the end of 2020 is discussed and two new metrics which use to evaluate EV charging station infrastructure are proposed. In this context, the EV charging station status is presented with tables and infographic maps through the metrics in the literature used in the evaluation of the EV charging station infrastructure and the metrics proposed in this study. 81 provinces of Turkey are compared and presented in terms of EV charging station infrastructure through the metrics. It is foreseen that the obtained and presented findings in this study will be beneficial to electric vehicle customers, electric vehicle charging station investors, the government and other public institutions that could be developed the strategy to increase the proliferation of electric vehicles. In addition, this publication might be used as a reference study to track the pace of improvements in the EV charging station infrastructure and to compare the improvements with 2020.
- MakaleAçık Erişim2020The Reactions of Customers in Turkey Towards Load Shifting Based Demand Side Management in Smart Grids
Cakmak, Recep; Altas, Ismail Hakki
Technical studies on smart grids have been underway all over the world and in Turkey. One of the most important features that distinguishes the smart grids from conventional electrical grids the distributed generation structure of the smart grids. Therefore, demand side management (DSM) studies are one of the prominent research topics in today’s power distribution networks. In the smart grids, “consumption follows generation” paradigm is adopted by means of DSM instead of the “generation follows consumption” paradigm in conventional electrical grids. While progressing technical and academic studies on the smart grid and demand-side management, it is important to investigate the perspective of consumers, who are one of the important stakeholders in the implementation phase of the smart grids. In this study, reactions and attitudes of customers in Turkey towards load shifting based demand side management in the smart grids are presented using results of a public survey, which is implemented in Istanbul. The presented results are obtained through statistical frequency analysis of the public survey data. The findings would contribute to the development of the smart grid studies and demand-side management policies in Turkey.
- MakaleAçık Erişim2019A fuzzy logic reasoning based real time energy price regulation approach for smart grids
Cakmak, Recep; Çakanel, Ahmet
Intelligent technologies have become pioneer force to provide flexible, dynamic and efficient energy generation andmanagement. Thus, smart algorithms such as fuzzy logic, artificial neural network, machine learning, soft computingtechniques are sole remedy against growing diverse and numerous distributed generations that make more complicatedpower systems. Real time closed loop controlling requires energy price as a featured variable to procure supply demandequilibrium point for a stable and reliable power system operation, where several dynamic models and estimationsoftware are introduced in the literature. In this study, a fuzzy logic reasoning-based price regulator (FLR-PR) is designedand simulated on MATLAB/Simulink environment using 2018 hourly data of a summer day taken from annual energyreport of Turkey. The proposed model has been compared to Proportional Integral Derivative (PID) price controller basedon performance indexes in the constituted simulation cases. FLR-PR tracks instant reference demand signal changes withminimum steady state error and fast transient response with respect to PID controller.
- BildiriYalnız künye2019Design of a MATLAB GUI for Day Ahead Forecasting of PV Panel Power
Bektas, Sibel Cevik; Cakmak, Recep; Altas, Ismail H.
This paper introduces design and utilization of a MATLAB graphical user interface (GUI) platform to forecast day ahead hourly Photovoltaic (PV) panel power by using forecasted day ahead global horizontal solar radiation. This platform, which would be a useful and practical tool for researchers who are study on energy management, planning and forecasting studies, consists of three parts. The first part predicts day ahead global horizontal solar radiation by trained artificial neural network (ANN) model. The second part performs the calculation of solar irradiation on the module, which has a tilted angle according to forecasting solar radiation data. The last part estimates the power generated by PV panel according to the calculated incident radiation. In this study, the solar irradiation forecasting, the calculation of incident radiation to tilted module and prediction of the solar power to be generated by the PV module are done. The designed GUI has been utilized to forecast solar radiation and PV output power for test days. Then obtained forecasted data have been evaluated with mean absolute percentage error (MAPE) and correlation coefficient (R).
- BildiriYalnız künye2016Scheduling of domestic shiftable loads via Cuckoo search optimization algorithm
Cakmak, Recep; Altas, Ismail H.; Cetin, A.; Camurcu, A.Y.
Electrical power systems have been developed to more advanced structures called as smart grids. Among many other issues, demand side management (DSM) is one of the important instruments of the smart grids. DSM techniques increase the efficiency of the grid, and modify consumer's electrical demand via demand response (DR) programs using financial incentives. In this study, shiftable domestic loads scheduled by Cuckoo search algorithm (CSA) to ensure balanced load curve as much as possible while considering the consumers' preferences. The main motivation of this paper is scheduling the usage hours of the shiftable household appliances in a neighborhood by applying the recently developed metaheuristic CSA. This paper proposes an approach to increase the efficiency and lifetime of utility network by scheduling and operating shiftable domestic loads while considering consumer's demand in terms of financial benefits. Proposed CSA based scheduling mechanism is compared with that of Genetic algorithm (GA). The results reveal positive effects of the scheduling and the performance of the CSA over GA.
- BildiriYalnız künye2013The effect of integration types on FLC based MPPT systems
Cakmak, Recep; Altas, Ismail H.
Operating the photovoltaic (PV) array at its maximum power available is important to increase system efficiency. In order to operate PV systems at their maximum power point, many maximum power point tracking (MPPT) methods have been proposed. Fuzzy logic controller (FLC) based MPPT methods have some advantages over classical MPPT methods. The way of using the FLC outputs has an effective role in obtaining the desired results. In this study, the effect of a discrete-time integration method investigated in MPPT including FLC whose output is subjected to integration operation. The system has been designed and simulated in MATLAB/Simulink software. The results were given as a comparison.
- BildiriYalnız künye2012Modeling of FLC-incremental based MPPT using DC-DC boost converter for standalone PV system
Cakmak, Recep; Altas, Ismail H.; Sharaf, Adel M.
This paper presents the modeling of a Fuzzy Logic Controller-Incremental (FLC-Inc.) based maximum power point tracking (MPPT) method and its comparison with traditional Perturb and Observation (P&O) method for standalone photovoltaic (PV) systems. The PV system, which is composed of PV panels, boost converter, MPPT unit and dc load, is modeled and digitally simulated in MATLAB/Simulink. The simulated results are illustrated to show the improvements obtained by the proposed FLC-Inc. based MPPT method.