İTÜ Fotovoltaik Sistemler Laboratuvarı
Araştırma Alanları

Araştırma Alanları

İTÜ Fotovoltaik Sistemler Laboratuvarı'nın Araştırma Konuları

Güç Elektroniği Topolojileri ve Dönüştürücüler

Konular

  • Yeni nesil DC–DC ve DC–AC dönüştürücü topolojileri (yüksek gerilim oranlı, kısmi güç işleme, alt modül, çok seviyeli, modüler, rezonanslı, trafosuz)
  • Geniş MPPT aralığına sahip güç optimize ediciler, mikroeviriciler ve PV dizi eviriciler
  • Katı hal transformatörleri, yumuşak anahtarlamalı ve geniş bant aralıklı yarıiletken tabanlı dönüştürücüler
  • PV-EV şarjı ve V2G uygulamaları için çok portlu/çift yönlü dönüştürücüler
  • Seyrek ve hibrit matris dönüştürücüler – Seyrek, çok seyrek, ultra-seyrek ve hibrit doğrudan/dolaylı matris dönüştürücü varyantları, daha az anahtar ile kompakt ve yüksek güvenilirlikte AC–AC dönüşüm sunar.
  • Ayrılmış‑π çift yönlü dönüştürücüler – Rejeneratif sistemler (örneğin motor sürücüleri, elektrikli araç şarj cihazları) için tasarlanmış olup, kompakt yapıda hem yükseltme (boost) hem düşürme (buck) yeteneği sağlar.
  • Ultra-yüksek frekanslı rezonant ve yumuşak anahtarlamalı dönüştürücüler – 1 MHz’in üzerinde çalışarak manyetik elemanları küçültür, EMI’yi azaltır ve WPT (kablosuz güç transferi), havacılık ve mobil uygulamalarda güç yoğunluğunu artırır.
  • Modüler çok seviyeli dönüştürücüler (MMC) & matris hibritleri – Özellikle HVDC, SST’ler ve DC/dağıtım şebekelerinde orta gerilim dönüştürücüler için uygundur.
  • Orta gerilimli MV DC yarıiletken trafolar (solid‑state trafolar) – Topoloji, trafo tasarımı, hata toleransı ve DC dağıtım şebekeleri ile SST’ler için WBG entegrasyonuna odaklanan araştırmalar.
  • DC iletim/mikro şebekelerde Matris dönüştürücüler & SST’ler – Akıllı şebeke senaryolarında ve mikro şebekelerde çift yönlü, kompakt ve verimli güç akışı sağlar.
  • Çok portlu çift yönlü DC–DC dönüştürücüler – PV–EV şarjı, enerji depolama ve araçtan şebekeye (V2G) uygulamaları için, modüler, üç portlu aktif köprüler ve split‑π topolojilere odaklanır.
  • Yüksek frekanslı düzlemsel manyetikler – Gömülü indüktörler, trafolar ve pasiflerin ultra-yüksek frekanslı dönüştürücü tasarımları için optimize edilmesi.
  • TLVR ve çok fazlı dönüştürücüler (geçici tepki için) – TLVR gibi yenilikçi düzenlemeler hızlı geçici yük uygulamalarında; çok fazlı dönüştürücüler ise yüksek gerilimli ve hızlı geçiş yanıtı gerektiren uygulamalarda kullanılır.
  • Matris dönüştürücüler ve türevleri: seyrek, çok-seyrek ve ultra-seyrek matris dönüştürücüler — DC bağlantısız, doğrudan AC–AC dönüşümde kompakt ve yüksek güvenilirlik sunar.
  • Empedans-kaynağı (Z‑kaynak) eviriciler, Z‑kaynak evirici, Γ‑, T‑, trans‑, Y‑kaynak ve diğer türetilmiş ağlar — empedans ağları kullanarak tek aşamada hem invertör hem yükseltici (boost) görevini yerine getirir.
  • Transformatörsüz PV evirici topolojileri – Gelişmiş H4, H5 ve HERIC tasarımları, şebekeye bağlı PV sistemlerinde kaçak akımı ve toplam harmonik bozulmayı (THD) azaltır.
  • Modül entegreli dönüştürücüler (MIC) – Buck–Boost Modifiye Seri–Forward (BBMSF) ve Zeta rezonant sıfırlamalı Ototransformatör–Forward (AFZ) gibi DC–DC dönüştürücüler, panel düzeyinde dağıtılmış maksimum güç noktası takibi (DMPPT) için yüksek verimlilik (~%94–96) sağlar.

İleri Kontrol ve Optimizasyon Teknikleri

Konular

  • Kısmi gölgelenme altında Maksimum Güç Noktası Takibi (MPPT) ve global MPPT
  • Model Öngörülü Kontrol, histerezis, kayma modlu, rezonanslı ve çok döngülü kontrolörler
  • Dönüştürücü ve sürücülerde adaptif, kendini ayarlayan, otomatik ayarlı ve arıza toleranslı kontrol
  • Öngörü ve optimizasyon tabanlı kontrol (MPC ve hiyerarşik şemalar dahil)
  • Elektrik makinaları ve sürücülerin tasarım ve kontrolü, kendinden devreye alma metodları, otomatik kontrolör ayarlama, sensörsüz, sensör azaltılmış, çok seviyeli, anahtar azaltılmış ve arıza toleranslı sürücüler
  • Modelleme, simülasyon, analiz, DSP-mikrokontrolcü ve FPGA tabanlı sürücü tasarımı, kontrolü ve uygulama, enerji dönüşümü ve güç elektroniği sistemleri
  • Doğrusal olmayan ve dayanıklı MPC yöntemleri – Dönüştürücülerin doğrusal olmayan davranışlarını, kısıtlamalarını ve zamanla değişen belirsizlikleri ele almak için tasarlanmış doğrusal olmayan MPC (NMPC) ve sağlam varyantları
  • Çok değişkenli, çok dönüştürücülü sistemler için MPC – Hiyerarşik, dağıtık ve paralel öngörü tabanlı kontrol, örneğin katı hal trafoları ve mikro şebekeler gibi karmaşık yapılar için
  • Sonlu kontrol kümeli (FCS) MPC – Motor sürücülerinde moment dalgalanmasını ve harmonikleri azaltmak için hızlı geçişli, ayrık seviye öngörü tabanlı kontrol
  • Kayma modlu kontrol ve H‑infinity kontrol – Yenilenebilir enerji dönüştürücülerinde bozucu etkileri reddetmek ve kararlılığı sağlamak için yüksek dayanıklılık stratejileri
  • Uyarlanabilir ve yapay zeka destekli kontrolörler – Çevrim içi ayar, arıza toleransı ve belirsizlik telafisi için ANN tabanlı MPC, PINN gibi AI ile yönlendirilmiş ayarlama
  • Rezonant ve ardışık öngörü tabanlı kontrolörler – Dinamik yanıtı iyileştirmek ve EMI baskısını artırmak için yüksek frekanslı dönüştürücülerde uygulanır
  • Donanım‑iç‑döngü (HIL) ve gerçek zamanlı optimizasyon – Kontrolör tasarımı ve ayarı sırasında simülasyonla HIL testleri arasında sıkı entegrasyon
  • Çok‑amaçlı optimizasyon kontrolü – Verimlilik, kararlılık, maliyet, termal ve EMI hedeflerini dengelemek için ikinci dereceden veya Pareto tabanlı optimizasyon
  • Arıza toleranslı ve sensörsüz kontrol – Sensör/aktüatör arızası, bileşen bozulması veya sensörsüz çalışma durumlarını yöneten dönüştürücü/sürücü teknikleri
  • Anahtarlama frekansı modülasyon stratejileri – Anahtarlama dönüştürücülerinde EMI’yi azaltmak için kaos tabanlı veya rastgele taşıyıcı modülasyon teknikleri

Yapay Zeka ve Veri Tabanlı Yöntemler

Konular

  • Sistem kontrolü için Makine Öğrenimi, Derin Öğrenme, Pekiştirmeli Öğrenme (RL/DRL)
  • Büyük Veri analitiği, federatif öğrenme ve veri tabanlı tahmin/optimizasyon
  • Dijital ikizler, IoT tabanlı akıllı kontrol ve iletişim protokolleri
  • Yapay zeka tabanlı enerji yönetimi (EMS) ve batarya yönetimi (BMS)
  • Modern kontrol teorisi uygulamaları, yapay zeka ile kontrol, (Derin) pekiştirmeli öğrenme (RL) ve sinyal işlemenin enerji dönüşümü, güç elektroniği ve sürücü sistemlerine uygulanması

Şebeke Entegrasyonu ve Mikroşebeke Operasyonu

Konular

  • Şebekeye bağlı/şebekeden bağımsız evirici kontrolü: şebeke oluşturan, şebeke takip eden, reaktif/aktif güç düzenlemesi
  • PV tabanlı mikroşebekelerin ve sanal güç santrallerinin gerilim ve frekans kontrolü
  • Tamamlayıcı şebeke hizmetleri: rampalı kontrol, güç kısıtlama, harmonik azaltma
  • Hat gerilimi düzenlemesi, şebeke filtreleri, FACTS ve STATCOM arayüzleri

Enerji Depolama ve Hibrit Sistemler

Konular

  • Pil, süperkapasitör, yakıt hücresi, flywheel ve hibrit enerji depolama sistemi tasarımı
  • PV değişkenliğini ve EV yüklerini dengelemek için depolamanın optimal boyutlandırılması, yerleştirilmesi ve kontrolü
  • Mikroşebekeler, sıfır enerji binaları ve adalar için PV ile depolamanın entegrasyonu
  • PV, rüzgar, hidrojen ve diğer kaynakları birleştiren hibrit yenilenebilir sistemler

Fotovoltaik Sistem Modelleme ve Simülasyonu

Konular

  • PV hücreleri, modülleri ve dizileri için elektriksel ve termal modelleme
  • Küçük ölçekten kamu hizmeti ölçeğine kadar şebekeye bağlı PV sistemleri için simülasyon araçları
  • PV performansındaki değişkenlik, güneş tahmini ve kaynak değerlendirmesi (GIS, LiDAR, uydu)
  • Bina entegrasyonu, yüzdürme, agrivoltaik ve kanal üstü PV sistemi çalışmaları

Durum İzleme, Arıza Teşhisi ve Güvenilirlik

Konular

  • Otonom ve akıllı izleme (IoT, İHA/termografi, büyük veri platformları)
  • Arıza tespiti ve sınıflandırması için makine görüşü, görüntü işleme ve ML/DL
  • Dönüştürücüler, modüller ve depolama sistemlerinin sağlık tahmini ve ömür tahmini
  • Aktif termal kontrol, arıza toleranslı çalışma ve güvenilirlik test yöntemleri
  • Güç Elektroniği, elektrik motorları ve sürücü sistemlerinin durum izlemesi ve arıza tespiti

Elektrikli Araçlar ve PV Şarjı

Konular

  • Uzun menzil için araç-üstü PV ve güneş enerjili toplu taşıma sistemleri
  • DC hızlı şarj, çift yönlü EV-PV dönüştürücüleri ve temassız şarj sistemleri
  • Şebekeyi ve kendi tüketimini desteklemek için akıllı şarj algoritmaları, V2G/V2H/V2B stratejileri
  • Mikroşebekelerde ve akıllı topluluklarda PV üretimi ile EV talebinin sinerjisi
  • Elektrikli ve hibrid elektrik araç (EV ve HEV) uygulamaları: çekiş eviricileri, AC şarj, DC hızlı şarj ve on-board şarj (OBC)

Hızlı Prototipleme ve Donanım‑İçi‑Döngü

Konular

  • Dönüştürücüler ve sürücüler için gerçek zamanlı simülasyon MIL/SIL/PIL/HIL/C-HIL/P-HIL platformları
  • Güç elektroniği uygulamaları için FPGA/DSP tabanlı hızlı kontrol prototipleme (RCP)
  • Kontrol algoritmalarının ve sistem entegrasyonunun donanım-donanım içi döngü doğrulaması

Yeni ve Disiplinlerarası Konular

Konular

  • PV entegrasyonu ve akıllı şebeke arayüzleri için siber güvenlik
  • Hidrojen–PV hibrit sistemler: modelleme, HIL testi ve uzun vadeli planlama
  • Geleneksel olmayan uygulamalar için fotovoltaik çözümler (havacılık, uzay, su altı)
  • Güneş tahmini, enerji-adası planlaması, sıfır enerji bölgeleri ve akıllı binalar

Enerjide Dijital İkiz ve Endüstri 4.0

Konular

  • Enerji yönetimi için dijital ikiz çerçeveleri, sanal devreye alma, sistem düzeyi optimizasyonu ve PV santralleri ve mikroşebekeler genelinde öngörücü bakım

Yapay Zeka Tabanlı Tahmin ve Talep Yanıtı

Konular

  • Pekiştirmeli Öğrenme ile talep ve esneklik tahmini, talep yanıtı stratejileri ve yenilenebilir enerji ağı için gerçek zamanlı kontrol

İşbirliği Yapın

İTÜ Fotovoltaik Sistemler Laboratuvarı ile araştırma projelerinde işbirliği yapmak veya ortak çalışmalar yürütmek isterseniz, bizimle iletişime geçin.

İletişime Geçin