Transcript güneş arabası poster

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ
MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
Mekatronik Proje Uygulaması Proje Sunumları
Tübitak Formula-G Güneş Arabasının MATLAB/SIMULINK
Ortamında Modellenmesi*
Dursun KURT**
I- Giriş
Bu çalışmada Tübitak Formula-G güneş arabası MATLAB/SIMULINK ortamında modellemesi gerçekleştirilmiş. Güneş arabasında bulunan sistemlerin
güneş panelleri , akü (batarya), tekerlek içi sabit mıknatıslı DA motor ve diğer sistemlerin modelleri hazırlanmıştır. Bu modeller ile güneş arabasının
maksimum ortalama hız ile minimum sürede bitirmesi rahatlıkla test edilebilmektedir. Bu çalışma Tübitak Formula-G yarışmaları için yarış stratejisi
oluşturmak için yapılmıştır.
II- Materyal-Yöntem
Tübitak Formula-G güneş arabası yarışmasında yarış ortamını önceden
görmek ve yarış stratejisi oluşturmak için MATLAB/SIMULINK
ortamında modellemesi oluşturulmaktadır. Kuzgun adlı güneş arabası
Şekil 2.1’de verilmektedir
Batarya Modeli:
Nikel-Metal-Hydride Batarya enerjisini kimyasal enerji olarak depo
eden, istenildiğinde bunu elektrik enerjisi olarak veren cihaz, araçlarda
bulunan elektrik enerjisi kaynağıdır. Güneş arabasında kullanılan NikelMetal-Hydride batarya modeli Şekil 2.5’de verilmektedir.
Şekil 2.5: Batarya Modeli
Şekil 2.1: Kuzgun Adlı Güneş Arabası
Güneş arabasında bulunan güneş paneli, maksimum güç noktası izleyici
(mppt), akü (batarya), tekerlek içi sabit mıknatıslı DA motor modelleri
Şekil 2.2’de blok diyagramda verilmektedir.
Şekil 2.2: Güneş Arabası Blok Diyagramı
Güneş Paneli Modeli:
Güneş hücresi ışığı doğrudan elektrik akımına dönüştüren bir araçtır.
Yarı iletken bir diyot olarak çalışan güneş hücresi, güneş ışığının
taşıdığı enerjiyi iç fotoelektrik reaksiyondan faydalanarak doğrudan
elektrik enerjisine dönüştürür. Güneş paneli modeli iç yapısı Şekil 2.3’
de verilmektedir.
Teker İçi Sabit Mıknatıslı DA Motor :
Rotor sargılarının bulunmaması ve düşük manyetik kayıplar sonucu
yüksek güç yoğunluğu ve verime sahiptir. Motorun dış kısmında bulunan
rotor, içerisinde mıknatısları taşır ve sabit duran stator etrafında döner.
Güneş arabasında kullanılan motor modeli Şekil 2.6’de verilmektedir.
Şekil 2.6: Teker İçi Sabit Mıknatıslı DA Motor Modeli
III- Deneysel Çalışmalar
Tübitak Formula-G güneş arabasının MATLAB/SIMULINK ortamında
güneş panellerine gelen ışın değeri 1000watt/m2 ve bataryanın 72V 16Ah
tam dolu kabul edildiği anda yarış içerisindeki güneş panellerinin akımı,
gerilimi, gücü , bataryanın akımı, doluluk oranı ,motor akımı, gerilimi, rpm
ve motora etki eden yük değerleri grafikleri verilmektedir.
Güneş panellerinde zaman bağlı
akım grafiği verilmektedir.
Şekil 2.3: Güneş Paneli Modeli
Maksimum Güç Noktası İzleyici(MPPT) Blok Modeli:
MPPT'ler güneş panellerinden alınan DA gerilim AA'ya çevrilir.
Sistem güç ihtiyacına göre farklı gerilim ve akım değerleri tekrar
DA‘a dönüştürülür. Buradaki temel amaç Güneş panelinden, sisteme
maksimum gücün iletilmesini sağlamaktır. Mppt blok modelinin iç
yapısı Şekil 2.4’de verilmektedir.
Şekil 3.1: Panel Akım Grafiği
Şekil 3.2: Panel Gerilim Grafiği
Güneş panellerinde zaman bağlı
gücü grafiği verilmektedir.
Şekil 3.3: Panel Güç Grafiği
Bataryalardan zamana bağlı akım Bataryalardan zamana bağlı doluluk TISMDA motorun zamana bağlı
oranı değişim grafiği verilmektedir. gerilim grafiği verilmektedir.
değişim grafiği verilmektedir.
Şekil 3.4: Batarya Akım Grafiği
TISMDA motorun zamana bağlı
rpm grafiği verilmektedir.
Şekil 2.4: MPPT Blok Modeli
Güneş panellerinde zaman bağlı
gerilim grafiği verilmektedir.
Şekil 3.7: Motor Rpm Grafiği
Şekil 3.5: Batarya Doluluk Grafiği
TISMDA motorun zamana bağlı
akım grafiği verilmektedir.
Şekil 3.7: Motor Akım Grafiği
Şekil 3.6: Motor Gerilim Grafiği
TISMDA motorun zamana bağlı
yük grafiği verilmektedir.
Şekil 3.7: Yük Grafiği
IV-Sonuçlar ve Değerlendirme
Tübitak Formula-G Güneş Arabasının MATLAB/SIMULINK ortamında modellenmesi gerçekleştirilmektedir. Güneş arabasının modellenmesinde
maksimum ortalama hız ile minimum sürede bitirmesi amaçlanmaktadır. Bu çalışma sayesinde, “yarış stratejisi” önceden oluşturulabilmekte, araç sanki
yarıştaymış gibi farklı hız referanslarının sonuçları değerlendirilebilmektedir.
**Karabük Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Mekatronik Mühendisliği, Karabük, [email protected]
*Bu poster MTM – 401 Mekatronik Proje Uygulaması Dersi kapsamında geliştirilen öğrenci projelerini tanıtmak amacıyla hazırlanmıştır. Doç. Dr. Raif BAYIR