Değişken hızlı rüzgâr türbinlerinde çift beslemeli asenkron generatörün tasarımı, modellenmesi ve kontrolü
Development, modeling and control of doubly feed induction generator in variable speed wind turbines
Yazar: EMİNE AMAL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ KADİR YILMAZ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Rüzgâr enerjisi, değişen iklim ve fosil yakıt krizi nedeniyle yenilebilir enerji piyasasının geleceğinde önemli bir rol oynayacaktır. Başlangıçta, rüzgâr enerjisinin enerji piyasasının küçük bir bölümünü kapsaması amaçlanmıştı, ancak uzun vadede geleneksel fosil yakıtlı enerji üretimi ile rekabet etmelidir. Bu yüzden son on yılda yapılan araştırmalar rüzgâr enerjisi dönüştürme sistemine (REDS) odaklanmıştır. Şebekede rüzgâr enerjisi payı artmadan önce güç sisteminin bu yeni oluşuma doğru hareketi araştırılmalıdır. Bu nedenle, rüzgâr enerjisi entegrasyon sorunları, dağıtım, değişkenlik ve güç akışı konularının algılanmasını geliştirmek için ilginç bir konu olarak hizmet etmektedir. Bu sorunu çözmek için simülasyon modellerinin zorluklarını ve saha testlerinde yer alan maliyetleri aşmak için mikro makine tanıtıldı. Geçmişte, büyük turbo alternatörlerin şebeke entegrasyon sorunu mikro makineler tarafından çözülüyordu. Mikro makineler ile çeşitli testler yapılabilmekte ve sistemin esnekliğini de artırmaktadır. 
Bu tezde, bir çift beslemeli asenkron generatörünün tasarımını ve modellemesini içermektedir. Geliştirilen ÇBAG bir rüzgâr türbine entegre edilerek modellenmesi yapılmıştır. Değişken rüzgâr hızı uygulaması ile momentin, DC bara geriliminin ve şebeke ile aktif- reaktif güç alışverişinin kontrolü için ÇBAG'e vektör kontrolü uygulanmıştır. REDS'nin güç çıkışını en üst düzeye çıkarmak için maksimum güç noktası izleyicisi de uygulmıştır. Tezde ayrıca güç kalitesini koruyarak çıkış gerilimini artırmak için referans sinyale üçüncü harmoniklerin enjeksiyonu yapılmıştır. Bu projenin hedeflerine ulaşmak için makine tasarımı için ANSYS Maxwell RMxprt'de modellenip Maxwell 2D'de simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Generatör kontrolü için MATLAB/Simulink ve PLECS programları kullanılmıştır.

Abstract:
Wind power will play an important role in the future of the renewable energy market due to the changing climate and the fossil fuel crisis. Initially, wind power was intended to cover a small portion of the energy market, but in the long run it should compete with traditional fossil fuel power generation. That's why over the past decade research has focused on the wind energy conversion system (WECS). Before the wind energy share in the grid increases, the movement of the power system towards this new formation should be investigated. Therefore, wind energy integration problems serve as an interesting topic to improve the perception of distribution, variability, and power flow issues. To solve this problem, the micromachine was introduced to overcome the difficulties of simulation models and the costs involved in field testing. In the past, the grid integration problem of large turbo alternators was solved by micro-machines. Various tests can be performed with micro machines and increase the flexibility of the system.

This thesis includes the design and modeling of a double feed induction generator. The developed DFIG was modeled by integrating it into a wind turbine. Vector control is applied to the DFIG to control the torque, dc bus voltage and reactive power exchange with the grid with the variable wind speed application. Maximum power point tracker is also implemented to maximize the power output of WECS. In the thesis, third harmonics are injected into the reference signal to increase the output voltage while maintaining the power quality. In order to achieve the goals of this project, the machine design was modeled in ANSYS Maxwell RMxprt and simulated in Maxwell 2D. MATLAB/Simulink and PLECS programs were used for generator control.