III- Deneysel Çalışmalar IV-Sonuçlar ve Değerlendirme 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 Nikel-Metal-Hydride batarya modeli Şekil 2.5’de verilmektedir. Şekil 2.5: Batarya Modeli Şekil 2.1: Kuzgun Adlı Güneş Arabası 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. 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 2.6: Teker İçi Sabit Mıknatıslı DA Motor Modeli Şekil 2.2: Güneş Arabası Blok Diyagramı III- Deneysel Çalışmalar 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. 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. Güneş panellerinde zaman bağlı gerilim grafiği verilmektedir. Güneş panellerinde zaman bağlı gücü grafiği verilmektedir. Şekil 2.3: Güneş Paneli Modeli Şekil 3.1: Panel Akım Grafiği Şekil 3.2: Panel Gerilim Grafiği Şekil 3.3: Panel Güç Grafiği 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. Bataryalardan zamana bağlı akım değişim grafiği verilmektedir. Bataryalardan zamana bağlı doluluk oranı değişim grafiği verilmektedir. TISMDA motorun zamana bağlı gerilim grafiği verilmektedir. Şekil 3.4: Batarya Akım Grafiği Şekil 3.5: Batarya Doluluk Grafiği Şekil 3.6: Motor Gerilim Grafiği TISMDA motorun zamana bağlı rpm grafiği verilmektedir. TISMDA motorun zamana bağlı akım grafiği verilmektedir. TISMDA motorun zamana bağlı yük grafiği verilmektedir. Şekil 2.4: MPPT Blok Modeli Şekil 3.7: Motor Rpm Grafiği Şekil 3.7: Motor Akım Grafiği 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, mtmdursunkurt@outlook.com *Bu poster MTM – 401 Mekatronik Proje Uygulaması Dersi kapsamında geliştirilen öğrenci projelerini tanıtmak amacıyla hazırlanmıştır. Doç. Dr. Raif BAYIR