Şebeke oluşturan eviricilerin kontrolü ve mikro şebekeler için doğrusal bir senkronizasyon kontrol sistemi tasarımı
Control of grid forming inverters and design of a linear synchronization control system for microgrids
- Tez No: 843961
- Danışmanlar: PROF. DR. MURAT KARABACAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Mekatronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Doğrusal kontrol, Doğrusal olmayan kontrol, Evirgeç kontrol sistemi, Faz kilitli döngü, Gerçek zamanlı benzetim, Güç elektroniği, Güç çeviriciler, Mikro şebeke sistemi, PI denetleme, PWM, Linear control, Nonlinear control, Inverter control system, Phase locked loop, Real time simulation, Power electronics, Power converters, Microgrid system, PI control
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mikro şebeke, genellikle belirli bir bölge veya tesis için enerji üretebilen, dağıtabilen ve kontrol edebilen bağımsız bir enerji sistemidir. Yenilenebilir enerji kaynaklarından, depolama sistemlerinden ve jeneratörlerden üretilen gücü, mikro şebekeye aktarmak şebeke eviricileri kullanılmaktadır. Şebeke eviricileri, yüksek çıkış gücü değerlerine ulaşabilmek için yük altında veya yüksüz durumda senkronize edilerek, frekansları ile gerilimlerinin sırasıyla faz ve genlik olarak olduğu durumda paralel çalışmaktadırlar. Senkronizasyonda gerilim ve frekans farklılıkları şebeke eviricilerinin zarar görmesine ve gerilim ile frekans kararsızlığına neden olabilmektedir. Bu nedenle senkronizasyon kontrol sistemlerinin, bu problemlerin üstesinden gelerek kesintisiz çalışmayı garanti etmesi gerekmektedir. Mikro şebekelerde klasik senkronizasyon kontrol sistemleri çoğunlukla faz senkronizasyonu döngüsü ve gerilim senkronizasyonu döngüsünden oluşmaktadır. Bu döngülerde başlangıç koşullarına bağımlılık, sınırlı çalışma koşulları ve eş zamanlı çalışmada faz senkronizasyonu döngüsü ve gerilim senkronizasyonu döngüsü arasında birbirinin dinamiklerini etkileyen bir çapraz bağlantı bulunmaktadır. Bu problemler, mikro şebekedeki dengesiz ve doğrusal olmayan yükler, senkronizasyonun doğrusal olmayan dinamiklere sahip olmasına ve döngülerde kullanılan doğrusal denetimciler kararlılık problemlerine neden olmaktadır. Bu tez çalışması, ada modlu mikro şebekelerdeki şebeke eviricilerinin doğrusal olmayan senkronizasyon kontrol sistemlerinin problemlerine odaklanmaktadır. Başlangıç koşullarına olan bağımlılık, sınırlı çalışma koşulları, çapraz bağlantının getirdiği doğrusal olmayan karakteristik ve doğrusal denetimcilerin doğrusal olmayan sistemde kullanılmasına yönelik problemlerin üstesinden gelmek için yeni bir senkronizasyon kontrol sistemi önerilmiştir. Önerilen senkronizasyon kontrol sisteminde frekans ve faz senkronizasyonu döngüsü, gerilim senkronizasyonu döngüsü ve yumuşak devreye alma yöntemi bulunmaktadır. Doğrusal olmayan klasik senkronizasyon kontrol sistemleri, önerilen yöntemle yukarıda belirtilen sorunların aşılmasıyla doğrusallaştırılmaktadır. Analitik olarak tasarlanmış kontrolörlerin simülasyon, C-HIL ve gerçek zamanlı deneysel testlerle %100 uyumlu olduğu kanıtlanmıştır.
Özet (Çeviri)
A microgrid is an independent energy system that generates, distributes, and controls energy for a specific region or facility. It can source energy from renewable energy sources, storage systems, and generators. Power generated by distributed energy sources is transferred to the microgrid through grid inverters. Grid inverters work in parallel by synchronizing under load or in no-load conditions to reach high output power values. Synchronization involves aligning the frequencies and voltages of parallel-connected grid inverters to be in phase and amplitude, respectively. Voltage and frequency differences during synchronization can damage grid inverters and voltage and frequency instability. Therefore, synchronization control systems must overcome these issues to ensure uninterrupted operation. In conventional synchronization control systems for microgrids, classical phase synchronization cycles and classical voltage synchronization cycles are commonly employed. In these loops, there is a dependence on initial conditions, limited operating conditions, and a cross-connection between the phase synchronization cycle and the voltage synchronization cycle in simultaneous operation, affecting each other's dynamics. These problems cause the classical synchronization control system to have nonlinear dynamics and the stability and performance problems of the linear controllers used in these loops. The presence of unbalanced and nonlinear loads in microgrids further contributes to the highly nonlinear characteristics of the synchronization control system. This thesis addresses the problems associated with nonlinear synchronization control systems for grid inverters in islanded microgrids. A new synchronization control system is proposed to overcome initial conditions, limited operating conditions, cross-couplings, and linear controllers in a nonlinear system. The proposed synchronization control system includes frequency and phase synchronization cycles, voltage synchronization cycles, and a soft start-up method. Nonlinear classical synchronization control systems are linearized by overcoming the abovementioned problems with the proposed method. Synchronization is performed in a wide (full) operating range, and it is possible to design analytically linear controllers. Analytically designed controllers have been proven to be 100% compatible with simulation, C-HIL, and real-time experimental testing.
Benzer Tezler
- Designing a microgrid stabilizer using sliding mode controller
Kayan kipli denetleyici kullanarak mikro şebeke denetleyici tasarımı
HASAN MOUSAVİ SOMARİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VEYSEL MURAT İSTEMİHAN GENÇ
- Evirici arayüzlü ada modlu mikro şebekelerin tasarımı, kontrolü ve dijital kontrol zaman gecikmesinin kararlılığa etkisinin incelenmesi
Grid forming inverter based islanded microgrid design, control and investigation on digital control time delay effect on stability
ALİ KUYUMCU
Doktora
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ FUAT BOZ
- Rüzgar enerji sistemlerinin şebekeye senkronize edilmesi
Grid synchronization of wind energy systems
FEHMİ SEVİLMİŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HULUSİ KARACA
- Şebeke oluşturan eviricilerin modellenmesi ve farklı kontrolcü yaklaşımları altında analizi
Modeling of grid-forming inverters and analysis under different control approaches
ALPER ÇAKIROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTobb Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. COŞKU KASNAKOĞLU
- Şebeke kodu ile uyumlu eviriciler için kontrol yöntemi geliştirilmesi
Development of control methods for grid code-compliant inverters
MACİT TOZAK
Doktora
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiManisa Celal Bayar ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEZAİ TAŞKIN
DR. İBRAHİM ŞENGÖR