Hiyerarşik fuzzy yöntemiyle senkron generatörlerde uyartım kontrolü
Synchronous generator excitation control via hierarchical fuzzy method
Yazar: MURAT CANER
Danışman: DOÇ.DR. NURETTİN UMURKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Çok sayıda generatör ve enerji üretim santrallerinin birlikte çalıştığı enterkonnektesistemlerde, güç arzı ve talebinde oluşan sürekli değişmeler generatörlerin senkronizasyonunuve kararlılığını olumsuz yönde etkilemektedir. Çeşitli nedenlerle oluşan bozucu etkilerdendolayı açısal hızda ve rotor açısında düşük frekanslı salınımlar meydana gelmektedir. Enerjiüretim sistemlerindeki koruma ve kontrol sistemlerinin performansının arttırılması enerjininkaliteli ve minimum maliyetle üretilmesi için gereklidir.Enerji üretim kontrollerinin performansının arttırılması için son elli yıldır birçok yöntem vekontrol teorisi ortaya atılmıştır. Bu çalışmaların birçoğunda, klasik kontrol metotları veyadaha önce yapılan çalışmalarla karşılaştırma yapılarak önerilen kontrol metotlarınınperformanslarının test edilmesi sağlanmıştır.Bu çalışmada enerji üretim kontrollerinden biri olan uyartım kontrol sisteminin dinamikperformansının arttırılması amaçlanmıştır. Bunun için literatürde kullanılan kontrolyöntemleri araştırılarak daha önce bu alana uygulanmamış ve performansı test edilmemiş yenibir kontrol metodu olarak ?hiyerarşik fuzzy kontrol metodu? bulunmuştur. Ve bu metodunuyartım kontrol sistemi bileşenlerinden güç sistem stabilizatörüne uygulanmasıdüşünülmüştür.Önerilen metodun kontrol performansı tek makineli sonsuz baraya bağlı sistem modeliüzerinde yapılan simulasyon çalışmalarıyla geleneksel güç sistem stabilizatörü, PID ve ikigirişli klasik fuzzy kontrolör ile karşılaştırılarak test edilmiştir. Simulasyon çalışmaları içinMatlab/Simulink programı kullanılmıştır.Önerilen yöntemde ilave edilen üçüncü giriş değişkeninin kontrolör performansına olumluetki sağladığı simulasyon sonuçlarıyla gösterilmiştir. Bu metodun öne çıkan avantajı ikidenfazla girişe sahip klasik fuzzy kontrol uygulamalarındaki kural patlama probleminin önünegeçilmesidir. Toplam kural sayısı kullanılan üçüncü giriş değişkenine rağmen üstel olarakdeğil lineer olarak artış göstermiştir.Anahtar Kelimeler: Uyartım kontrolü, Hiyerarşik fuzzy kontrol, Güç sistem stabilizatörü,Senkron Generatör, Tek makineli sonsuz baraya bağlı sistemJÜRİ:1. Doç. Dr. Nurettin UMURKAN (Danışman) Kabul Tarihi : 18.09.20062. Prof. Dr. Celal KOCATEPE Sayfa Sayısı : 1553. Prof. Dr. Burhanettin CAN4. Prof. Dr. Fahrettin ARSLAN5. Doç. Dr. İbrahim ŞENOL

Abstract:
In interconnected power systems, non-stable trend of power consumption significantly affectsthe stabilization and synchronization of the generators. Various disturbances in power systemsresult in rotor angle and speed oscillations. Since the frequency of these oscillations is lowerthan power network frequency they are termed as low frequency oscillations. The protectionand control performance improvement in power generation systems is of vital importance inorder to produce high electric power quality with low cost.To increase the performance of the energy production controllers, various methods andcontrol theories have been developed for the last 50 years. In most of these studies, theperformance of the proposed methods has been tested via comparing with classical controlmethods and/or previously studied systems.In this study, dynamic performance of excitation control system that is an importantcomponent for power generation is improved. For this reason, hierarchical fuzzy controlmethod which has not been previously applied in excitation control systems is preferred as anovel control method. This control method is thought to applied power system stabilizer thatis component of excitation control system.The performance of the proposed method is tested for single machine infinite bus system andcompared to conventional power system stabilizer, PID controller and standard fuzzycontroller. For simulation purposes Matlab/SIMULINK software has been used.In proposed method positive impact of additional third input variable to controllerperformance is shown in simulation. Noticeable advantage of this method is to avoid ruleexplosion phenomena in fuzzy control applications which has more than two input. As aresult, the total number of rule increases linearly (not exponancialy) in spite of using the thirdinput variable.Keywords: Excitation control, Hierarchical fuzzy control, Power system stabilizer,Synchronous generator, Single machine infinite bus systemJURY:1. Doç. Dr. Nurettin UMURKAN (Supervisor) Date : 18.09.20062. Prof. Dr. Celal KOCATEPE Page : 1553. Prof. Dr. Burhanettin CAN4. Prof. Dr. Fahrettin ARSLAN5. Doç. Dr. İbrahim ŞENOL