SOLAR İNVERTERLERDE TERMAL ANALİZ VE ÖMÜR TAHMİNİ

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2026

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: NAJAF NAJAFLI

Danışman: Erdem Akboy

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Günümüzde yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelik artan talep, enerji sektöründe güneş enerji sistemlerinin (GES) yalnızca yüksek verimle değil, aynı zamanda uzun vadeli güvenilir ve sürdürülebilir bir şekilde işletmesini gerekli kılmaktadır. PV sistemlerde temel bir bileşen olan inverterler doğru akım (DC)- alternatif akım (AC) dönüşümünü gerçekleştirerek sistemin enerji üretim sürecinde kritik bir öneme sahiptir. Modern PV inverterler %98'in üzerinde verimlilik düzeylerine ulaşabilse de gerçek saha koşullarından kaynaklanan termal zorlanmalar ve güç kayıpları, sistemin güvenirliği ve hizmet ömrü üzerinde belirleyici kısıtlar oluşturmaktadır. İnverterler saha koşullarında karşılaştığı gerçek işletme parametreleri, literatürde görev profili (mission profile) olarak adlandırılmakta ve bu koşullar yarı iletken bileşenlerin ömrünü doğrudan belirlemektedir. Bu tez çalışmasının amacı, PV inverterlerinin gerçek işletme koşullarında sergilediği termal davranışların incelenmesi ve bu davranışlara bağlı olarak yarı iletken bileşenlerin ömür tahminini gerçekleştirilmesidir. Araştırma kapsamındaTürkiye'nin farklı illerinde ve farklı rakımlarında işletilen PV inverterlerinde elde edilen IGBT jonksiyon sıcaklığı ölçümleri esas alınmıştır. Elde edilen sıcaklıkzaman verileri yarı iletkenlerin gerçek saha koşulları altında karşılaştığı düzensiz termal çevrimleri yansıtmaktadır. Analiz sürecinin ilk adımında, Rainflow Counting çevrim sayım yöntemi kullanılarak eşdeğer termal çevrimlere ayrıştırılmıştır. Her bir termal çevrimin oluşturduğu yorulma hasarı Coffin-Manson modeli kullanılarak hesaplanmış ve Miner doğrusal hasar birikim kuralı uygulanarak toplam hasar hesaplanmıştır. Toplam hasarın bire eşit olması durumu, yarı iletken bileşenlerin kullanım ömrünün tüketildiği kabul edilerek analizler gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, sıcaklık dalgalanmaları ve yüksek ortalama bileşim sıcaklıklarının yarı iletken bileşenlerin aşınma hızında önemli ölçüde artışa neden olduğunu göstermektedir. Buna ek olarak, iklim ve rakım koşullarının inverter ömrü üzerinde kayda değer etkiler oluşturduğunu göstermektedir. Bu durum PV inverterlerin tasarım ve termal yönetim stratejilerinin yanı sıra saha yerleşim planlamasının da görev profiline bağlı olarak değerlendirilmesinin zorunluluğunu açıkça ortaya koymuştur. Sonuç olarak bu tez çalışması gerçek saha verilerine dayalı termal analiz ve ömür tahmini yöntemi aracılığıyla PV inverterlerin güvenirlik değerlendirilmesine önemli bir katkı sunmakta ve doğru ömür tahminlerinin enerji dönüştürücü teknolojilerde dışa bağımlılığın azaltılmasında kritik bir rol oynadığını göstermektedir.