Çbag tabanlı rüzgar türbininde maksimum güç noktası takibi modellemesinin geliştirilmesi
Development of maximum power point tracking modeling in dfig based wind turbine
Yazar: MUHAMMED ÖZDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET KENAN DÖŞOĞLU
Düzce Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Gelişen yenilenebilir enerji kaynakları arasında belirgin bir gelişime sahip olan rüzgâr enerjisi dönüşüm sistemleri (REDS) son zamanlarda artan enerji talebinin karşılanması açısından alternatif bir kaynak olarak belirtilmektedir. Rüzgârın aerodinamik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürmek için kullanılan rüzgar santralleri, enerjinin dönüşüm aşamasında oldukça önemlidir. Bu santraller sayesinde üretilen mekanik enerji, bir generatör yardımıyla elektrik enerjisine dönüştürülmektedir. Bu generatörler, çift beslemeli asenkron generatör (ÇBAG), kalıcı mıknatıslı senkron generatör (KMSG), sincap kafesli asenkron generatör (SKAG) olarak tasarlanmaktadır. Büyük ölçekli REDS' ler de güç ve moment kontrolünün uygulanabilirliği aynı zamanda değişken rüzgar hızlarında daha verimli çalışabildiği için ÇBAG tabanlı REDS'ler kullanılmaktadır. Bu durumu göz önüne alarak bu çalışmada (ÇBAG) tabanlı REDS incelenmiştir. ÇBAG tabanlı rüzgâr türbinlerinin stator terminalleri doğrudan bir trafo aracılığı ile şebekeye bağlı iken, rotor kısmı ise rotor ve trafo arasında yer alan güç dönüştürücüleri aracılığıyla şebekeye bağlanırlar. Rüzgar enerjisi değişken bir hıza sahip olduğundan dolayı alt sınır ve üst sınır olarak belirlenen rüzgar hızlarının her noktasında maksimum verimi yakalayarak enerji üretimi sağlanmalıdır. Bu sebepten dolayı alt ve üst sınır belirlenerek bu değerler arasında bir MGNT kontrolü uygulanmalı ve değişken tüm rüzgar hızlarında maksimum bir üretim yapılmalıdır. Bu çalışmada, değişken hızlara sahip olan rüzgârın, şebekeye bağlı çift beslemeli asenkron generatör (ÇBAG) ile üretilen rüzgâr enerjisinin her seviyesinde maksimum verimi elde edebilmek amacıyla maksimum güç noktası takibi (MGNT) kontrolü dizayn edilmiş ve çeşitli parametreler yardımıyla oluşan grafikler analiz edilmiştir. Rüzgâr hızları 8 m/s , 10 m/s, 12 m/s ve 90 rad/s, 153 rad/s, 297 rad/s referans hızları benzetim çalışmasında elde edilerek sonuçlar arasında karşılaştırmalar yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar değişken rüzgâr hızları ele alınarak tasarlanan projenin şebekeye bağlanmış ÇBAG için uygulanması güvenilebilir ve kullanılabilir olduğunu göstermektedir.
Anahtar Sözcükler: MGNT, ÇBAG, REDS, Rüzgâr Hızı, Verimlilik

Abstract:
Wind energy conversion systems (REDS), which have a significant development among the developing complementary energy sources, have recently been stated as an alternative source to meet the increasing energy demand. Wind power plants, which are used to convert the aerodynamic energy of the wind into mechanical energy, are very important in the energy conversion phase. The mechanical energy produced by these power plants is converted into electrical energy with the help of a generator. These generators are designed as double-fed asynchronous generator (DFIG), permanent magnet synchronous generator (PMSG), and squirrel cage asynchronous generator (SCAG). In large-scale WECS, LMW-based WECS are used because of the applicability of power and torque control and the ability to operate more efficiently at variable wind speeds. Taking this situation into consideration, (DFIG) based WECS was examined in this study. While the stator terminals of DFIG-based wind turbines are directly connected to the grid through a transformer, the rotor part is connected to the grid through power converters located between the rotor and the transformer. Since wind energy has a variable speed, energy production must be achieved by achieving maximum efficiency at every point of the wind speeds determined as the lower and upper limits. For this reason, the lower and upper limits should be determined and a MPPT control should be applied between these values and a maximum production should be made at all variable wind speeds. In this study, maximum power point tracking (MPPT) control was designed in order to obtain maximum efficiency at every level of wind energy produced by a grid-connected double-fed asynchronous generator (DFIG) with variable speed wind and the graphs formed with the help of various parameters were analyzed. Wind speeds of 8 m/s, 10 m/s, 12 m/s and reference speeds of 90 rad/s, 153 rad/s, 297 rad/s were obtained in the simulation study and comparisons were made between the results. The results obtained show that the project, designed by considering variable wind speeds, is reliable and usable for the grid connected DFIG.
Keywords: MPPT, DFIG, WECS, Wind Speed, Productivity.