Rüzgar türbinlerinde yön kontrolü algoritmasının enerji dönüşümüne etkileri ve gelişmiş bir algoritma önerisi
Effects of wind turbine yaw control algorithms on energy conversion and an advanced algorithm proposal
- Tez No: 333086
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. BURAK BARUTÇU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Benzetim, Kontrol stratejileri, Rüzgar enerjisi, Rüzgar türbinleri, Simulation, Control strategies, Wind energy, Wind turbines
- Yıl: 2012
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Enerji Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Rüzgar türbinlerinde rotor yönü kontrolünün temel amacı rüzgar türbininin yatay ekseni ile rüzgar yönü arasındaki sapma açısını azaltmak böylece enerji dönüşümünü artırmaktır. Aynı zamanda sapma açısı nedeniyle kanatlar üzerinde oluşan değişken torkun önlenmesi sağlanır. Rüzgar yönünün sık ve ani değişimler gösteren yapısı nedeniyle sürekli bir takip uygun bir yöntem değildir. Etkili bir yön kontrolü için uygun kontrol algoritmalarının geliştirilmesi gerekmektedir.Bu tez çalışmasında rüzgar türbinlerinde yön kontrolünün enerji dönüşümüne etkileri incelenmiştir. Erteleme süresi tabanlı üç farklı algoritmaya ait modeller oluşturulmuştur. Birinci algoritmada rüzgar yönünün sürekli takibi sağlanmıştır. İkinci algoritmada sapma açısı kademelere ayrılarak her kademe için farklı birer erteleme süresi atanmış, bu sürenin sonunda sapma açısı devam ediyorsa takip başlatılmıştır. Kademe sayısının etkilerinin görülebilmesi için 180°'lik sapma açısı aralığının 2, 4 ve 6 kademeye ayrıldığı üç model oluşturulmuştur. Üçüncü algoritma ile oluşturulan iki modelde erteleme süreleri sapma açılarına bağlı sürekli lineer ve eksponansiyel fonksiyonlar ile tanımlanmıştır. Modeller MATLAB®/Simulink programı kullanılarak oluşturulmuş ve simülasyonları yapılmıştır.Simülasyon sonuçları karşılaştırıldığında 6.6 m/s ortalama rüzgar hızı için erteleme süresi kullanılmayan modelin en düşük enerji üretimini sağladığı görülmüştür. Kademeli erteleme süresi kullanılan modellerde kademe süresi arttıkça daha iyi sonuç alınmıştır. En yüksek enerji üretimini ise sürekli fonksiyon tabanlı erteleme süresi kullanılan modeller vermiştir. Farklı rüzgar hızlarıyla yapılan simülasyonlar erteleme süresi algoritmalarının, ortalama rüzgar hızı arttıkça düşük performans verdiğini göstermiştir. Farklı durumlar için en uygun algoritma, bölgenin rüzgar karakteristikleri ve kullanılan türbinin özelliklerine göre değişkenlik gösterebilir.
Özet (Çeviri)
The main aim of wind turbine yaw control system is to increase energy conversion by reducing yaw error. Yaw control is also necessary for alleviating fatigue loads caused by the variations of torque on rotor. Due to the frequent variations in wind direction, tracking wind continuously is not an appropriate method. Convenient control algorithms are necessary for wind turbine yaw control.This thesis focus on the effects of yaw control algorithms on energy conversion. Three different algorithms based on time delay variations were constructed. The first algorithm continuously tracks wind direction. In the second algorithm yaw angles were divided into groups and a time delay value was assigned for each of them. Three models were generated by dividing 180° yaw angle interval into 2, 4 and 6 groups. In the third algorithm time delays were determined by defining continuous functions related to yaw errors. Two models with linear and exponential time delay functions were constructed. The models were simulated using MATLAB®/Simulink.For 6.6 m/s average wind speed, the first algorithm gave the lowest energy production. The best energy conversion results were obtained by the models of the third algorithm. The simulations with different wind speed data show that the effectivity of time delay algorithms decrease with increasing wind speed. For different cases, more convenient algorithms can be generated depending on local wind conditions and properties of wind turbine used.
Benzer Tezler
- Küçük ölçekli yatay eksenli bir rüzgar türbininde girdap üreteçlerinin güç üretimine olan etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the effect of vortex generators on power generation in a small-scale horizontal axis wind turbine
AHSEN ERGÜNEY
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPASLAN TURGUT
- Sürekli üfleme aktif kontrol yöntemi ile OA209 kanat profilinin dinamik stall karakterinin incelenmesi ve iyileştirilmesi
Investigation and improvement of the dynamic stall characteristics of the OA209 airfoil using a continuous blowing active control method
FURKAN KEMAL KART
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERTAÇ ÇADIRCI
- Computation of aerodynamically generated sound for rod-airfoil wake interactions
Airfoil-silinidir etkileşiminde aerodinamik olarak üretilen sesin hesaplanması
ELİF YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAHA ZAFER
- Rüzgar tarlası verisi kullanılarak analitik rüzgar türbin izi modellerinin performanslarının değerlendirilmesi
Evaluation of performances of analytical wind turbine wake models using wind farm data
TARIK KAYTANCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞÜKRAN SİBEL MENTEŞ
- Rüzgar türbinlerinde elde edilen gücün maksimum güç noktası takibi yöntemleri ile arttırılması
Increasing the power obtained in wind turbines with maximum power point tracking methods
NİHAT KURŞUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM GÜRSU TEKDEMİR