Rüzgar enerjisi dönüşüm sistemlerinin MPPT kontrolü ile enerji verimliliğinin iyileştirilmesi
Energy efficiency enhancement of wind energy conversion systems with MPPT control
- Tez No: 640887
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET AFŞİN KULAKSIZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Konya Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 151
Özet
Enerji talebinin her geçen gün artmasına ve geleneksel enerji kaynaklarına ilişkin açığa çıkan sorunlara yenilenebilir enerji kaynakları temelli güç üretim sistemleri bir çözüm olabilmektedir. Bu kaynaklar arasında ciddi bir potansiyele sahip olan rüzgar enerjisinin kullanımı ise, son yıllardaki gelişen teknoloji sayesinde, dünya çapında hızlı bir büyüme göstermekte ve popülerlik kazanmaktadır. Belirli dönüşüm aşamaları üzerinden enerjinin elde edildiği Rüzgar Enerjisi Dönüşüm Sistemleri (REDS)'nden maksimum gücün daha etkin yakalanabilmesi ve bu sayede de enerji verimliliğinin iyileştirilmesi, en çok önem verilen araştırma konularından biri olmaktadır. Bu noktada literatürde ve endüstriyel uygulamalarda geleneksel yöntemler kullanılabilmiş olsa da, daha etkin ve yenilikçi kontrol stratejileri ve algoritmalara gereksinimler de bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında, kontrolsüz doğrultucu ve yükseltici tip DC-DC dönüştürücü içeren güç dönüştürme topolojili kalıcı mıknatıslı senkron generatör temelli REDS'lerden hem maksimum mekanik gücün hem de maksimum elektriksel gücün yakalanması konusu detaylıca ele alınmıştır. Sistemin maksimum güçte çalışması için optimum çalışma noktasının belirlenmesinde çeşitli Maksimum Güç Noktası İzleme (MPPT) algoritmaları kullanılmış ve ayrıca bu noktaya sistemi getirmek amacıyla önceden bu bakış açısıyla uyarlanmamış olan çeşitli kayan kipli kontrolörler de tasarlanmıştır. Bunlara ek olarak, güncel optimizasyon tekniklerinin MPPT metotlarına entegre edilmesi üzerine de çalışılmıştır. Kaotik temelli parçacık sürü optimizasyonunun iki türevinin ayrı ayrı optimum ilişki temelli yöntemle birleştirildiği ve kayan kip tabanlı kontrolörün benimsendiği iki adet hibrit tümleşik maksimum güç yakalama çerçevesi de türetilebilmiştir. Oluşturulan farklı rüzgar hızı değişim profilleri altında tüm testler simülasyon ortamında doğrulanmış olup, kontrolörler için kararlılık analizleri de detaylı olarak sunulmuştur. Tüm bu çalışmalar neticesinde, maksimum güç noktasının daha doğru ve kesin olarak tespitinin yanı sıra daha az sürekli hal hatası ve gerilim dalgalılığına ulaşılması sayesinde daha üstün bir izleme performansıyla MPPT sistem verimliliğine katkı sağlandığı görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Renewable energy-based power generation systems can be a solution to the increasing energy demand and the problems that arise regarding conventional energy sources. The use of the wind energy, which has a serious potential among these sources, has been growing rapidly and gaining popularity worldwide thanks to the developing technology in recent years. Wind Energy Conversion System (WECS) generates energy through certain transformation stages. Extracting the maximum power from WECS more effectively and thus improving the energy efficiency is one of the most important research topics. Although traditional methods have been used in literature and industrial applications at this point, there are also requirements for more effective and innovative control strategies and algorithms. In this thesis study, the issue of capturing both maximum mechanical power and maximum electrical power from permanent magnet synchronous generator based WECS with power conversion topology including uncontrolled rectifier and DC-DC boost converter is discussed in detail. Various Maximum Power Point Tracking (MPPT) algorithms have been used to determine the optimum operating point for the system to operate at maximum power and also different type sliding mode controllers that have not been adapted before from this point of view have been designed to bring the system to this point. In addition to these, it has been worked on integrating current optimization techniques into MPPT methods. Two hybrid unified maximum power extraction frameworks, which combine separately two derivatives of chaotic-based particle swarm optimization with the optimum relation-based method and adopt a controller based on sliding mode control theory, have been derived as well. All tests on designed various wind speed change profiles have been verified in the simulation environment and stability analyzes for controllers are also presented in detail. In consequence of all these studies, it has been observed that the MPPT system efficiency is contributed by more accurate and precise determination of the maximum power point as well as achieving a superior tracking performance with less steady-state error and voltage fluctuation.
Benzer Tezler
- MPPT control for wind turbines with battery storage system
Başlık çevirisi yok
NIBRAS HAZIM ABBAS SARRAYATAB
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAltınbaş ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ BAYAT
DOÇ. DR. ISMAİL SHARHAN BAQER
- Hardware-in-the-loop simulations and control designs for a vertical axis wind turbine
Dikey eksenli bir rüzgar türbini için döngüde donanım simülasyonları ve kontrol tasarımları
UĞUR SANCAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERHAT YEŞİLYURT
DOÇ. DR. AHMET ONAT
- Kalıcı mıknatıslı senkron generatör kullanan rüzgâr türbinlerinin kontrol yöntemlerinin karşılaştırması
Comparative study of wind turbine control methods with permanent magnet synchron generator
MAHMUD MIARRİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURETTİN ABUT
- Design of neural fuzzy MPPT controller for PV based boost converter
PV beslemeli boost dönüştürücü için neural-fuzzy MPPT kontrolcü tasarımı
DILOVAN MUHSIN HAJI
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYüzüncü Yıl ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NACİ GENÇ
- Application of MPPT algorithms in small scale PMSG based WECS
Küçük ölçekli PMSG tabanlı WECS'de MPPT algoritmalarının uygulaması
ARDAVAN MAGHSADHAGH
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LALE ERGENE