Çift beslemeli asenkron generatör tabanlı değişken hızlı rüzgâr türbinlerinin kontrolü
Control of doubly fed induction generator based vari̇able speed wi̇nd turbi̇nes
Yazar: MAHMUT ÇAĞRI CEYLAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. İLKER ÜSTOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Enerji = Energy

Özet:
Son yıllarda, artan enerji talebi ve bu talebi karşılayacak fosil yakıtların giderek tükenmesi ayrıca fosil yakıtların sebep olduğu çevresel sorunlardan dolayı, yenilenebilir enerji kaynaklarına doğru yönelim giderek artmıştır. Yenilenebilir enerji kaynaklarından birisi de rüzgâr enerjisidir. Elektrik ve güç elektroniği sistemlerinin gelişmesiyle birlikte özellikle son yıllarda tüm dünyada rüzgâr türbini kurulumları artmıştır. Dünyadaki bu gelişim ülkemizi de aynı oranda etkilemiş, rüzgâr türbini kurulumları artmış ve rüzgârın kinetik enerjisinden elde edilen elektriksel güç kapasitesi toplam kurulu güç kapasitesi içindeki oranını giderek artırmıştır.
Rüzgâr türbinleri, rüzgâr hızına bağlı olarak sabit hızlı ve değişken hızlı rüzgâr türbinleri olarak sınıflandırılabilir. Rüzgâr hızının değişken olması sebebiyle geniş hız aralığında güç üretimi yapabilmesi ve verimlerinin yüksek olması gibi birçok avantajlarından dolayı, değişken hızlı rüzgâr türbinleri kullanımları giderek artmaktadır. Genellikle değişken hızlı rüzgâr türbinlerinde senkron generatörler ve çift beslemeli asenkron generatörler kullanılmaktadır. Bu tezde çift beslemeli asenkron generatör tabanlı değişken hızlı türbinlerinin yapısı ve kontrolü incelenmiştir.
Çift beslemeli asenkron generatör tabanlı değişken hızlı rüzgâr türbin sisteminin kontrolü için vektör kontrol algoritması uygulanmıştır. Vektör kontrol algoritmasının temelleri clarke-park dönüşümleri, dq dönen eksen takımı açısal dönüş hızını belirleme ve oryantasyon tipini belirlemeden oluşur. Bu temeller kullanılarak, belirlenen dq dönen eksen takımı açısal dönüş hızına göre clarke-park dönüşümleri gerçekleştirilerek çift beslemeli asenkron generatör tabanlı değişken hızlı rüzgâr türbin sisteminin dq dönen eksen takımında matematiksel modeli elde edilmiş ve daha sonra belirlenen oryantasyon türlerine göre vektör kontrol algoritması uygulanarak sistem kontrolü gerçekleştirilmiştir. 
Verilen teorik bilgiler doğrultusunda, Matlab/Simulink programı kullanılarak çift beslemeli asenkron generatör tabanlı değişken hızlı rüzgâr türbin sistemi  tasarlanmıştır. Şebeke bağlantılı 500kW gücünde ki sistem kontrolü, klâsik PI kontrolörler uygulanarak gerçekleştirilmiştir. Simülasyon sonuçları gösterilmiş ve sistem kontrolü ve şebekeye güç aktarımı başarıyla gerçeklenmiştir. 

Anahtar Kelimeler: Rüzgâr türbini, Çift beslemeli asenkron generatör, Vektör kontrol yöntemi.

Abstract:
In recent time, because of growing energy demand and extinction of fossil fuels which will supply this demand also environmental problems that fossil fuels cause, the trend to renewable energy sources is increasing. One of the renewable energy sources is wind energy. Together with the developing electrical and power electronics systems, wind turbine installation are increased all over the world especially in last years. The development of the world has affected our country evenly, wind turbine installation are increased and the electrical power capacity obtained from kinetic energy of wind is increasingly raised its percentage at the total installed electrical power capacity.
Wind turbines, are classified as fixed speed and variable speed wind turbines depending on wind speed. Because many advantages as power generation in wide range of speed and high efficiency due to variable wind speed, the use of variable speed wind turbines gradually increase. Generally, synchronous generators or doubly fed induction generators are used in variable speed wind turbines. The structure and control of doubly fed induction generator based variable speed wind turbines is studied in this thesis.
Field oriented control algorithm is implemented for control of DFIG based variable speed wind turbine system. Fundamentals of FOC algorithm consists of clarke-park transformations, specification of the angular velocity of the rotating frame and specification of orientation type. By using these fundamentals, according to the specified angular velocity of the rotating frame by applying clarke-park transformations, mathematical model of DFIG based variable speed wind turbine system is obtained at dq rotating frame and then according to the specified orientation types performed the control of the system by applying FOC.
In accordance with theoretical information provided, DFIG based variable speed wind turbine system is designed by using Matlab/Simulink programme. Control of grid connected 500kW of power the system is performed by applying classic PI controllers. Simulation results are showed and control of the system and power transmission to grid is implemented succesfully. 

Keywords: Wind turbine, Doubly fed induction generator, Field oriented Control.