Şebeke bağlantısız güneş ve rüzgar enerji sistemlerinin yönetimi, kontrolü ve izlenmesi için yeni yaklaşımlar
Novel approaches for the management, control and monitoring of the off-grid solar and wind energy systems
Yazar: SERHAT DUMAN
Danışman: DOÇ. DR. NURAN YÖRÜKEREN ; PROF. DR. İSMAİL HAKKI ALTAŞ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüzde, temiz enerji kaynakları ya da yenilenebilir enerji kaynaklarından güneş ve rüzgar enerjisi sistemlerinin kullanımı giderek artmaktadır. Güneş enerjisi çevrim sistemleri yenilenebilir kaynakları içerisinde önemli bir yere sahiptir. Bu tez çalışmasında, güneş enerjisi sistemlerinin modellenmesi, benzetimi ve analizinin yapılabilmesi amacıyla Matlab programı kullanılarak güneş enerjisi sanal laboratuvarı isimli bir benzetim yazılımı geliştirilmiştir. Ayrıca, güneş ve rüzgar enerjisi çevrim sistemlerinin benzetimi, uygulaması ve internet tabanlı izlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla fotovoltaik sistemin maksimum güç noktasını belirlemek için bulanık mantık temelli hibrit parçacık sürü optimizasyon ve yerçekimsel arama algoritması tarafından eğitilmiş yapay sinir ağına dayalı maksimum güç noktası takip (MGNT) algoritması önerilmiştir. Önerilen MGNT algoritması ve değiştir gözetle algoritmasının karşılaştırılması, benzetim çalışmaları ve uygulaması yapılmıştır. Rüzgar enerjisi üretim sistemlerinde rüzgar hızının ve çalışma koşullarının değişken olması, tüketiciye iletilen enerjinin kalitesini etkilemekte ve geriliminin kararsız olmasına neden olmaktadır. Önerilen hibrit güç filtresi düzenleyicisi ile rüzgar türbininden yüklere aktarılan enerjinin kaliteli, gerilimin kararlı ve iyileştirilmiş güç faktörünün olması amaçlanmıştır. Ayrıca, filtreleme kontrol işleminde kullanılan yeni dinamik üç çevrimli hata toplamına bağlı bir denetleyici yapısı önerilmiştir. Önerilen filtre ve denetleyicinin farklı çalışma koşulları altında benzetimi ve laboratuvar ortamında uygulaması yapılmıştır. Son olarak, LabVIEW paket programında hazırlanan ara yüz ile güneş ve rüzgar enerji çevrim sistemlerinin internet tabanlı gerçek zamanlı izlenmesi yapılmıştır.

Abstract:
Nowadays, photovoltaic and wind energy systems from the clean energy sources or renewable energy sources are being increasingly implemented. Solar energy conversion systems have a significant place within the renewable energy sources. In this thesis, a simulation tool named as solar energy virtual laboratory was developed using Matlab in order to provide modeling, simulation and analysis of solar energy systems. Also, the aim of this thesis is to carry out simulation, application and web based monitoring of solar and wind energy conversion system. Maximum power point tracking (MPPT) algorithm based artificial neural network which training by hybrid particle swarm optimization and gravitational search algorithm based on fuzzy logic is proposed to determination maximum power point of the photovoltaic system. The comparison, simulation studies and application of the proposed MPPT algorithm and perturb-observe algorithms have been performed. The wind velocity and the operating conditions are variable in wind energy systems which have been caused the transmitted energy quality to consumer and instability of the voltage. The energy quality transferred to the loads from the wind turbine, stable voltage and improved power factor are suggested with the proposed hybrid power filter compensator. Besides, a control structure depends on a novel dynamic three loop errors is also proposed to be used in the filter control process. The simulation and application in laboratory are performed the under different operating conditions of the proposed filter and controller. Finally, web based monitoring in real time of the solar and wind energy conversion systems have been performed using software written in LabVIEW.