Şebeke bağlantılı rüzgar enerji sisteminin modellenmesi ve analizi
Modelling and analysis of grid connected wind energy system
Yazar: MUHAMMED DURAN YAZAR
Danışman: PROF. DR. ERDAL BEKİROĞLU
Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, şebeke bağlantılı çift beslemeli asenkron jeneratör (ÇBAJ) tabanlı rüzgar enerji sistemi (RES) tasarlanmış, değişken rüzgar hızında performansı ve hata sonrası yeniden bağlanma (HSYB) kabiliyeti analiz edilmiştir. Öncelikle rotor tarafı dönüştürücüsüne (RTD) ve şebeke tarafı dönüştürücüsüne (ŞTD) PI denetleyici eklenerek sistemin değişken rüzgar hızındaki performansı incelenmiştir. Ardından RTD'ye maksimum güç noktası takibi (MGNT) denetleyici eklenerek sistemin performansı iyileştirilmiştir. Ayrıca tasarlanan sistemin şebekede meydana gelen simetrik ve asimetrik gerilim düşümleri sırasındaki HSYB kabiliyeti incelenmiştir. RTD'ye crowbar koruma devresi eklenerek, gerilim düşümünün neden olacağı aşırı akım ve aşırı gerilime karşı koruma sağlanmıştır. Crowbar koruma devresinin anahtarlama süresini iyileştirmek için bulanık mantık denetleyicisi (BMD) eklenmiştir. Bu sayede RES'in HSYB kabiliyeti iyileştirilmiştir. Rüzgar hız profili olarak Edremit/Balıkesir bölgesinin gerçek rüzgar verileri kullanılmıştır. Çalışmada türbin modeli olarak Nordex firmasının N90/2.5MW rüzgar türbin modelinin jeneratör parametreleri kullanılmıştır. Önerilen sistemin Matlab/Simulink ortamında gerçekleştirilen simülasyonlar sayesinde üretilen güç, DA bara gerilimi, tepki süresi, elektromanyetik tork, şebeke akımı, crowbar akımı ve terminal gerilimi değerleri elde edilmiştir. Benzer çalışmalarla karşılaştırıldığında önerilen şebeke bağlantılı ÇBAJ tabanlı RES'in değişken rüzgar hızındaki performansı ve HSYB kabiliyeti açısından geçerli, uygulanabilir ve güvenilir olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this thesis, a grid-connected doubly-fed induction generator (DFIG) based wind energy system (WES) was designed and performance of the designed system at variable wind speed and fault ride-through (FRT) capability were analysed. Firstly, a PI controller was applied to the rotor-side converter (RSC) and grid-side converter (GSC) of the designed system and the designed system was analysed at variable wind speed. Then, the performance of the system was improved by adding a maximum power point tracking (MPPT) controller to the RSC. In addition, the FRT capability of the proposed system was investigated during symmetrical and asymmetrical voltage dips in the grid. By adding a crowbar protection circuit to the RSC, the system components were protected against overcurrent and overvoltage caused by voltage dips. In order to improve the switching time of the crowbar protection circuit, a fuzzy logic controller (FLC) was implemented to the crowbar protection circuit. In this way, the FRT capability of the WES was improved. Real wind data of Edremit/Balıkesir region was used as wind speed profile. The generator parameters of Nordex N90/2.5MW wind turbine model were used as the turbine model. As a result of the simulation, the generated power, DC bus voltage, response time, electromagnetic torque, grid current, crowbar current and terminal voltage results were obtained. Additionaly the results obtained from simulation were compared with related studies. The obtained results showed that the proposed system is valid, applicable, and reliable when compared to related studies from the viewpoint of performance under variable wind speeds and FRT capability of the system.