Rüzgâr türbinleri için akıllı kontrol sistemi tasarımı
Design of an intelligent control system for wind turbines
- Tez No: 1018497
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET BAYRAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, yenilenebilir enerji kaynaklarının giderek yaygınlaşması nedeniyle modern güç sistemlerinin ataletinin azalmasından kaynaklanan frekans kararlılığı sorunlarını ele almaktadır. Bu tezin amacı, akıllı bir kontrol çerçevesi uygulayarak rüzgar türbinlerinin birincil frekans kontrolüne katkısını artırmaktır. Geleneksel senkron üretim yerini kaybetmekte, sistem ataleti azalmakta, frekans sapmaları daha belirgin hale gelmekte ve frekans değişim oranı (RoCoF) artmaktadır. Rüzgar enerjisi dönüşüm sistemlerinin genellikle maksimum güç noktası izleme (MPPT) ile çalıştırıldığı ve bunun sonucunda hızlı frekans tepkisi için kullanılabilir aktif güç rezervinin kısıtlandığı açıktır. Bu da, istikrarsızlık dönemlerinde şebeke frekansına destek sağlama kapasitelerini azaltmaktadır. Bu çalışmada, kanat açısı kontrolü yoluyla rüzgar türbini aktif güç çıkışını dinamik olarak şekillendirmek için uyarlanabilir bir PID kontrol yapısı geliştirilmiştir. Kontrolör kazançları, frekans sapması ve RoCoF dahil olmak üzere şebeke frekansı göstergelerine göre çevrimiçi olarak güncellenir, böylece kontrol eylemi değişen çalışma koşullarına uyum sağlayabilir. Önerilen yaklaşım, çoklu rüzgar hızı profilleri ve şebeke bozulma senaryoları altında bir simülasyon ortamında değerlendirilir ve performansı, geri kazanım süresi ve RoCoF azaltma açısından değerlendirilir. Bulgular, uyarlanabilir kazanç güncelleme mekanizmasının değişken koşullar altında daha sağlam ve istikrarlı bir frekans tepkisi üretirken, aşırı kontrol çabasını önlediğini ve rüzgar türbini güç desteğinin etkinliğini artırdığını göstermektedir. Sonuç olarak, tez, düşük ataletli şebekelerde rüzgar enerjisi santrallerinden gelen frekans desteğini güçlendirmek için pratik ve ölçeklenebilir, kontrol odaklı bir çerçeve sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
The present thesis is concerned with the issue of frequency stability challenges arising from the decreasing inertia of modern power systems due to the growing penetration of renewable energy sources. The aim of this thesis is to enhance the contribution of wind turbines to primary frequency control through the implementation of an intelligent control framework. Conventional synchronous generation is being displaced, system inertia is declining, frequency deviations are becoming more pronounced, and the rate of change of frequency (RoCoF) is increasing. It is evident that wind energy conversion systems are generally operated in accordance with maximum power point tracking (MPPT), which consequently restricts the available active power reserve for fast frequency response. This, in turn, diminishes their capacity to provide support to the grid frequency during periods of instability. In this study, an adaptive PID control structure is developed to dynamically shape wind turbine active power output via pitch angle control. The controller gains are updated online based on grid-frequency indicators, including frequency deviation and RoCoF, thereby enabling the control action to adjust to varying operating conditions. The proposed approach is evaluated in a simulation environment under multiple wind-speed profiles and grid disturbance scenarios, and its performance is assessed in terms of recovery time and RoCoF mitigation. The findings indicate that the adaptive gain update mechanism produces a more robust and stable frequency response across variable conditions, while preventing excessive control effort and enhancing the effectiveness of wind-turbine power support. In conclusion, the thesis provides a practical and scalable control-oriented framework for strengthening frequency support from wind power plants in low-inertia grids.
Benzer Tezler
- A novel artificial intelligence based energy management system for microgrids
Mikro şebekeler için yapay zeka temelli yeni bir enerji yönetim sistemi
NECATİ AKSOY
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VEYSEL MURAT İSTEMİHAN GENÇ
- Kalıcı mıknatıslı senkron generatörlü rüzgar türbinlerinin aşırı öğrenme makine tabanlı kontrolü
Extreme learning machine based control of wind turbine with permanent magnet synchronous generator
ŞEHMUS FİDAN
Doktora
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET CEBECİ
- Design and operation of renewable energy-based microgrid: University of Kirkuk as a case study
Yenilenebilir enerji tabanlı mikro şebeke tasarımı ve işletilmesi: Kerkük Üniversitesi örneği
HIND MUTHANNA FALIH FALIH
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKarabük ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN DEMİREL
DR. ÖĞR. ÜYESİ HUSSEİN KAMAL ANWER
- Mikroşebekelerin merkezi adaptif koruma yöntemiyle korunması
Protection of microgrids with central adaptive protection method
SENA ŞAHKULUBEY
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER USTA
- Değişken hızlı rüzgar türbinleri için tasarlanan güç elektroniği sisteminin akıllı kontrolü
An intelligent control of power electronics systems designed for variable speed wind turbines
ÖMÜR AKYAZI
Doktora
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADEM SEFA AKPINAR