MİKROŞEBEKE SİSTEMLERİNE YÖNELİK DİJİTAL SİNYAL İŞLEYİCİLİ KONTROLLÜ STATİK AKILLI ANAHTAR TASARIMI VE UYGULANMASI
DESIGN AND IMPLEMENTATION OF A DIGITAL SIGNAL PROCESSOR CONTROLLED STATIC SMART SWITCH FOR MICROGRID SYSTEMS
Yazar: TOLGA ÖZER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA BAYSAL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Tesisleri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüz dünyasında enerjiye olan talep giderek artmaktadır, bu talebi karşılamak için farklı enerji kaynaklarına yönelmiş olduğu bilinen bir gerçektir. Geleneksel enerji üretim yöntemlerinin ne kadar sürdürülebilinir olduğu ve çevreye olan zararları halen daha çözülünememiş gerçeklerden sadece birkaçıdır.  Bu çözümlenememiş sıkıntılara karşı günümüzdeki en iyi çözüm yöntemlerinden biri Yenilenebilir Enerji Kaynaklarına yönelmek olmuştur fakat geleneksel şebeke altyapısının yenilenebilir enerji kaynaklarından alınabilecek maksimum faydayı verememesi ve yenilenebilir enerji kaynaklarının verebileceği gücün çoğu zaman olasılık fonksiyonları ile ifade edilmesi sebebiyle geleneksel şebeke altyapısı ile kullanılması durumunda güvenilir bir kaynak olarak görülmeyip kurulu gücün belli bir yüzdesine kadar devreye alınabilmesinden ötürü yenilenebilir enerji kaynaklarının mikroşebeke altyapısı altında dağıtık üretim santralleri olarak çalıştırılması çok daha stabil bir şebeke ve yüklerin olası bir şebeke arızası sebebiyle kesintiye uğramaması gibi birçok artı faydaya sebep olagelmiştir. Bazı güvenlik endişelerinden dolayı olası bir ana şebeke arızası durumunda şebeke bağlantılı inverterlerin ana şebekenin kesildiğini algılayıp çeşitli standartlara göre (IEEE 1547 vb.) kendilerini ivedilikte ana şebekeden izole etmeleri gerekmektedir, aksi durumda şebeke bağlantılı inverterler zarar görebilir ve dolayısıyla kullanıcı yüklerinin de zarar görebileceğini söylemek yanlış olmayacaktır. Bu noktada bizim mikroşebekeden beklentimiz kendisini ana şebekeden izole edip yerel yüklerini güvenilir bir şekilde beslemeye devam etmesi ve ana şebekenin tekrar gelmesi durumunda uygun bir şekilde tekrar ana şebekeye bağlanması olacaktır. Mikroşebeke altyapısı ile oluşturulmuş bir şebekede elektrik voltajının olup olmamadığını kontrol ederek ana şebekenin kesintiye uğrayıp uğramadığını tespit edebilmek ne yazık ki mümkün olamamaktadır, bu kontrol işlemini yapabilmek adına literatürde çeşitli yöntemler bulunmakta olup bunlardan birini temel alınarak tez çalışmasının yapılması amaçlanmıştır. Temel alınan yöntemde mikroşebeke ile ana şebeke arasındaki ortak bağlantı noktasından alınan çeşitli değerlerin (voltaj, frekans vb.) işlenerek (dft vb.) oluşan değişimlerin yorumlanması ve bilgisayar üzerine hesaplanan verilerin iletilmesi işleminin gerçekleştirilmesi ve bunların sonucunda ortak bağlantı noktasındaki anahtarın sürülmesi amaçlanmaktadır. Kullanılmak istenen anahtarın yarı iletken (triyak) olarak seçilmesi ile sürülme hızı, güvenilirlik ve ömrünün daha iyi olması amaçlanmaktadır. DSP (Texas Instruments - TMS320F28377s Delfino) türü bir mikrodenetleyici kullanarak çalıştırılacak algoritmaların performanslı olması ve karar verme ağacının çok daha hızlı karar verebilmesi amaçlanmaktadır. Bu tez projesi öncelikle Matlab/Simulink simülasyon ortamında gerçekleştirilmiş olup alınan doneler ışığında uygulama projesinin hayata geçirilmesi sağlanmıştır.

Anahtar Kelimeler: Ada çalışma tespiti, harmonik iz kontrolü, mikroşebeke, dft uygulaması, statik anahtar uygulaması

Abstract:
In today's world, the demand for energy is steadily increasing, a fact known to be directed at different energy sources to meet this demand. The extent to which traditional energy production methods are sustainable and the damage to the environment are just a few of the facts that are still unresolved. One of the best solutions to this unpredictable problem today is to lean towards Renewable Energy Resources, but the traditional network infrastructure can not make the maximum benefit from renewable energy sources, and because the power of renewable energy resources is often expressed by probability functions, it is a reliable source when used with traditional network infrastructure. the operation of renewable energy sources as distributed generation plants under the microfabric infrastructure has resulted in many more benefits such as a much more stable network and the failure of loads to be cut off due to a possible mains failure. In the event of a possible mains failure due to some safety concerns, the grid-tie inverters must detect that the mains network has been disconnected and to isolate themselves from the mains according to various standards (IEEE 1547 etc.), otherwise it may be that the grid-tie inverters may be damaged, will not. At this point, our expectation from our microgrid will be to isolate itself from the main network and continue to reliably feed the local loads, and if the main comes back again, it will be properly connected back to the main. Unfortunately, it is not possible to detect if the main is interrupted by checking whether there is an electrical voltage in a wire formed by a microgrid infrastructure. There are various methods in the literature to perform this control process and it is aimed to perform the thesis study based on one of these methods. In the basic method, it is aimed to interpret the changes made by processing the various values (voltage, frequency etc.) taken from the common connection point between the microgrid and the main and to transmit the calculated data to the computer and drive the switch at the common connection point as a result. It is aimed that the drive speed, reliability and lifetime are better by selecting the switch to be used as a semiconductor switch (triac). It is intended that the algorithms to be run using DSP (Texas Instruments - TMS320F28377s Delfino) type microcontrollers are performance and decision tree can be decided much faster. This thesis project was performed firstly in Matlab / Simulink simulation environment and implementation of the project according to the results obtained.

Keywords: Islanding detection, harmonic signature, dsp signal processing, dft application, static switch application