Çift beslemeli asenkron generatör için etkin bir denetleyici tasarımı
Design of an efficient controller for double fed induction generator
Yazar: SERTAÇ BAYHAN
Danışman: DOÇ. DR. ŞEVKİ DEMİRBAŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Faz kilitli döngü = Phase locked loop

Özet:
Rüzgâr türbinlerinde kullanılan Çift Beslemeli Asenkron Generatör (ÇBAG) lerin stator sargıları doğrudan şebekeye bağlanırken, rotor sargıları arka arkaya bağlı iki adet güç elektroniği dönüştürücüsü yardımıyla şebekeye bağlanmaktadır. Bu çalışmada rüzgâr türbinlerinde kullanılan ÇBAG'nin değişik hız ve yük koşullarında aktif gücünü etkin şekilde denetlemek amacıyla bir denetleyici de içeren bir sistem tasarlanmış ve gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen sistemde ÇBAG'nin rotor sargıları ile şebeke arasında iki adet vektör denetimli darbe genişlik modülasyonlu dönüştürücü kullanılmıştır. Rotor tarafında kullanılan dönüştürücü ÇBAG'nin şebeke ile paralel bağlantı şartlarını sağladıktan sonra generatör tarafından üretilen aktif ve reaktif gücü denetlemektedir. Paralel bağlantı şartları için generatörün gerilimi PI denetleyici ile ayarlanmakta, frekans ve faz açısı ise faz kilitli döngü tarafından belirlenmektedir. Paralel bağlantıdan sonra ise PI, bulanık mantık ve çıkış ölçeklendirme katsayısı kendinden ayarlamalı bulanık mantık denetleyiciler (KABMD) kullanılarak ÇBAG'nin aktif gücü kontrol edilmiş ve üç denetleyicinin performansları karşılaştırılmıştır. Şebeke tarafında kullanılan dönüştürücü ise PI denetleyici yardımıyla DA bara gerilimini sabit tutarken aynı zamanda giriş güç katsayısının birim değerde, şebekeden çekilen akım harmoniklerinin de standartlarda belirtilen sınırlar içerisinde kalmasını sağlamaktadır. Gerçekleştirilen sistemin uzaktan izlenebilmesi ve kontrol edilebilmesi amacıyla LabVIEW programı yardımıyla birde kullanıcı arayüzü hazırlanmıştır. Gerçekleştirilen sistem benzetim ve deneysel olarak test edilmiş, ÇBAG'nin aktif gücünün denetiminde kullanılan denetleyicilerden KABMD'nin değişen hız ve yük koşullarına daha iyi uyum sağladığı ve referans gücü daha düzgün izlediği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Stator windings of double fed induction generators (DFIG) used in wind turbines are directly connected to grid while rotor windings are connected to line through a back-to-back converter. In this study a system with an efficient controller has been designed and implemented for controlling DFIG?s active power in several speed and load condition. In the system, two vector controlled PWM converters have been used between DFIG?s rotor windings and grid. The converter used in rotor side controls the active and reactive power of DFIG after parallel connection conditions are fulfilled. For parallel connection condition, generator?s voltage is adjusted by PI controller, frequency and phase angle is determined by phase locked loop (PLL). Active power of the DFIG has been controlled using PI, fuzzy logic and self tuning fuzzy logic controllers (STFLC) after parallel connection and then performance of the controllers has been compared. The converter used in line side achieves stability of DC link voltage with unity input power factor. It also ensures that current harmonics drawing from line are in the limit specified by the standarts. Furthermore a user interface has been prepared using LabVIEW program for remote monitoring and control of the system. Implemented system has been simulated and validated with experimental results. As a result among the controllers used to control DFIG? active power, STFLC more adapts to variable speed and load conditions and tracks the reference power adequately.