Şebeke kodu ile uyumlu eviriciler için kontrol yöntemi geliştirilmesi
Development of control methods for grid code-compliant inverters
- Tez No: 1022515
- Danışmanlar: PROF. DR. SEZAİ TAŞKIN, DR. İBRAHİM ŞENGÖR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Güç elektroniği, Güç elektroniği devreleri, Güç sistemleri, Kontrol sistemleri, Optimal kontrol, Power electronics, Power electronic circuits, Power systems, Optimal control
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Manisa Celal Bayar Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kontrol ve Kumanda Sistemleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yenilenebilir enerji kaynaklarının güç sistemlerine entegrasyonundaki hızlı artış, evirici tabanlı kaynakların (Inverter Based Resources, IBR) güç sistemlerindeki payını giderek büyütmektedir. Senkron generatörlerin (SG) azalan oranı, sistemin ataletini düşürmekte; bu durum frekans ve gerilim kararlılığı üzerinde ciddi zorluklar oluşturmaktadır. Şebeke oluşturan (Grid Forming, GFM) dönüştürücüler, şebeke gerilimini ve frekansını tesis ederken SG'lerin sağladığı sistem destek işlevlerini üstlenerek bu sorunlara çözüm sunmaktadır. Bu tezde, şebeke koduyla uyumlu GFM eviriciler için yeni kontrol yöntemleri geliştirilmiş ve kapsamlı biçimde analiz edilmiştir. Tez kapsamında şebeke takip eden (Grid Following, GFL) ve GFM dönüştürücü kontrol yapıları kapsamlı biçimde incelenerek karşılaştırılmıştır. Düşüm kontrolü (droop control), sanal senkron generatör (virtual synchronous generator), güç senkronizasyon kontrolü (power synchronisation control), senkronverter (synchronverter), eşleştirme kontrolü (matching control) ve sanal osilator tabanlı kontrol (virtual oscillator based control) yöntemleri matematiksel modelleri ve blok diyagramlarıyla sunulmuştur. Akıllı şebeke deney seti ölçeğinde modeller oluşturularak bu yöntemler test edilmiş; frekans ve aktif güç yanıtları açısından karşılaştırmalı analiz yapılmıştır. Ayrıca, güç dağıtılabilen sanal osilatör kontrolü (Dispatchable Virtual Oscillator Control (dVOC) ve düşüm kontrolüne dayalı GFM kontrol yöntemleri içeren bir sanal güç santralinin (Virtual Power Plant, VPP) kararlılık analizi gerçek rüzgar ve güneş üretim profilleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Tez çalışmasında GFM dönüştürücüler için arıza sonrası şebekeye bağlı kalma (Fault Ride-Through, FRT) özelliği entegre edilerek Doğrusal Kuadratik İntegral (Linear Quadratic Integral, LQI) tabanlı iç gerilim kontrolcüsü tasarlanmış ve bu kontrolcü geleneksel kaskad oransal integral (Proportional-Integral, PI) yapısıyla sistematik olarak karşılaştırılmıştır. Bunun yanı sıra, büyük frekans sapmaları sırasında aktif güç sınır ihlallerini önlemek amacıyla değişken işletme frekansı (Variable Operating Frequency, VOF) mekanizması geliştirilmiştir. Önerilen kontrol çerçevesi, Avustralya Enerji Piyasası İşletmecisi (Australian Energy Market Operator, AEMO) Dinamik Model Kabul Testi (Dynamic Model Acceptance Test, DMAT) kılavuzundan türetilen seçilmiş model kabul testleri ve IEEE Std 2800-2022 gereksinimleri ile doğrulanmıştır. Simülasyon sonuçları, LQI tabanlı kontrolcünün PI tabanlı yapıya kıyasla aktif ve reaktif güç yerleşme sürelerinde sırasıyla %53 ve %86 iyileşme sağladığını; arıza sonrası aktif güç kurtarma süresinin ise IEEE Std 2800-2022 sınırının çok altında kaldığını ortaya koymaktadır. VOF mekanizması aktif güç sınırlarını etkin biçimde korurken, önerilen FRT stratejisi dengeli arızaları altında tutarlı güç sistemi desteği sağlamaktadır. Tez kapsamında son olarak GFL kontrol özelliğine sahip LQI tabanlı yeni bir dönüştürücü kontrol mimarisi geliştirilmiştir. Ayrıca IEEE Std 2800-2022 standardına ait gerilim FRT gereksinimlerini karşılaması için GFL-LQI modeline uyumlu FRT mekanizması geliştirilmiş ve sayısal analizler ile sonuçlar değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
The rapid integration of renewable energy sources into power systems has progressively increased the share of inverter-based resources (IBR) in modern power grids. The decreasing proportion of synchronous generators (SG) reduces the system inertia constant, posing serious challenges to frequency and voltage stability. Grid-forming (GFM) converters address these challenges by forming the grid voltage and frequency while undertaking the system support functions previously provided by Virtual Power Plant (VPP). In this thesis, novel control methods are developed and comprehensively evaluated for grid-code-compliant GFM inverters. In this study, Grid Following (GFL) and GFM converter control structures are reviewed and compared. Droop control, virtual synchronous generator (VSG), power synchronization control (PSC), synchronverter, matching control, and virtual oscillator-based control (VOC) methods are presented with their mathematical models and block diagrams. These methods are then tested on the didactic smart grid system, and comparative analysis is performed in terms of frequency and active power responses. Additionally, the stability analysis of a Virtual Power Plant (VPP) containing different GFM control methods (Dispatchable Virtual Oscillator Control (dVOC) and droop) is performed using real wind and solar generation profiles. The Linear Quadratic Integral (LQI)-based inner voltage controller for GFM converters is designed and it is systematically compared with the conventional cascaded PI structure. Furthermore, a Variable Operating Frequency (VOF) mechanism is developed to prevent active power limit violations during large frequency excursions. The proposed control framework is validated using selected model acceptance tests derived from the AEMO Dynamic Model Acceptance Testing (DMAT) guideline and IEEE Std 2800-2022 requirements. The simulation results demonstrate that the LQI-based controller achieves improvements of 53% and 86% in active and reactive power settling times, respectively, compared to the PI-based structure, while the post-fault active power recovery time remains well within the IEEE Std 2800-2022 limit. The VOF mechanism effectively maintains active power limits, while the proposed Fault Ride-Through (FRT) strategy ensures consistent power system support under balanced fault conditions. Finally, a new LQI-based converter control frame with GFL capability has been developed. Furthermore, an FRT mechanism for GFL-LQI model has been developed and evaluated through numerical analysis to meet the voltage FRT requirements of the IEEE Std 2800-2022 standard.
Benzer Tezler
- Trombositopeni ön tanısı ile tetkik edilen çocukların klinik ve laboratuvar bulgularının retrospektif incelenmesi
Clinical and laboratory analysis of children who follow up with thrombocytopeni̇a: A retrospective study
YASEMİN DENKBOY ÖNGEN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2017
Çocuk Sağlığı ve HastalıklarıUludağ ÜniversitesiÇocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİROL BAYTAN
- Kablosuz lokal şebeke yatırımının benzetim ve tamsayılı amaç programlama yöntemleri ile değerlendirilmesi
Analysing of wireless local loop investment via simulation and integer goal programming methods
FATİH TOLGA GÜRSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiGazi ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZÜLAL GÜNGÖR
- Hız kontrol cihazı ile çalışan asenkron motora harmoniklerin etkisi
Harmonics effects on asynchronous motor operated by a speed control apparatus
SEFA KÖKSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik Eğitimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLHAMİ ÇOLAK
- Genetik algoritma yöntemi ile içme suyu şebekelerinde ek klorlama optimizasyonu
Optimization of booster chlorination in water distribution networks using genetic algorithm
M. ERKAN UÇANER
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
İnşaat MühendisliğiGazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN ÖZDEMİR
