Büyük ölçekli entegre PV güç sisteminde birincil frekans desteği için yeni bir kontrol stratejisi
A new control strategy for primary frequency support in large-scale integrated PV power system
Yazar: OMER ALI OSMAN ALFAKI
Danışman: PROF. DR. NURETTİN ABUT
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Son araştırmalarla güneş enerjisi üretim sistemlerinin yapısı nedeniyle, fotovoltaik sistemlerde maksimum güç noktası izleme teknikleri yoluyla olası maksimum güç üretimi yapılmaya çalışıldığı gözlenmektedir. PV sistemleri maksimum güçle çalıştığında, frekans ayarı sorunları genel sistem için ciddi riskler oluşturmaktadır. Bu sorunun üstesinden gelmek için yapılan çalışmaların çoğunda PV sistemlerinde enerji depolama kullanılmış; birkaç çalışmada ise güç rezervi kontrol yöntemleri kullanılmıştır. Bu tezde, PV sistemlerinin frekans ayarını sağlamak için enerji depolama kullanmadan yeni bir kontrol stratejisi önerilmiştir. Kontrol stratejisi aracılığıyla, PV sistemi, ek gerilim değeri (de-loading voltage, ΔV) ekleyerek maksimum güç noktasından bir miktar farklı bir noktada çalıştırılmaktadır. Böylece yedek güce ulaşılmış olmaktadır. Frekansta bir sapma meydana geldiğinde, PV sistemi rezerve edilen gücün bir kısmını serbest bırakır. Sonuç olarak, PV sistemleri frekans ayarı kolay gerçekleşmektedir. Ayrıca önerilen kontrolör aracılığıyla, frekans sapmasına orantılı güç mevcut gücü aştığında, PV eğrisinin sol tarafında çalışmayı önlemek için sistem maksimum güç noktası modunda çalışmaktadır.  Önerilen kontrolörün etkinliğini doğrulamak için PV sisteminde 3 baralı bir güç sistemi kullanılmıştır. Kullanılan bu sistem çalışması sonuçlarını gözlemlemek için, de-loading stratejisi olan ve olmayan PV sistemleri için Matlab@R2020b simülasyon sonuçları, stratejinin yedek güç elde etme ve bunu sistem frekans desteği için geri kullanma yeteneği kazandırma çalışma sonuçları denenmiştir. Tüm durumlar, standart test koşulları altında simüle edilmektedir.

Abstract:
Due to the intermittent nature of solar systems, recent research has spent enormous efforts to operate photovoltaic systems with maximum power that can be generated through maximum power point tracking techniques. When PV systems works with maximum power there will not be any revenue of power to participate in frequency regulation, which presenting a severe risk to the overall system inertia. The majority of studies that were conducted to overcome this issue used energy storage with PV systems, a few studies used power reserve control methods. In this thesis, a new control strategy without any use of energy storage has been proposed to enable PV systems to participate in frequency regulation. Through the control strategy, the PV system operated a way from its maximum power point by adding additional voltage (de-loading voltage ΔV). Hence, reserve power is achieved. When a deviation in frequency occurs, the PV system releases part of the power that was reserved. Consequently, PV systems participated in frequency regulation. Furthermore, through the proposed controller, when the power proportional to the frequency deviation exceeds the available power, to avoid working at the left side of the PV curve, the system works at the maximum power point mode. PV system connected to 3- bus system to validate the effectiveness of the proposed controller. Matlab@R2020b simulation results for the PV system with and without using de-loading strategy approved the ability of strategy to achieve reserve power and use it back for system frequency support. All the cases taken at standard test conditions.