AC-DC-AC Converters for Wind Turbines
Rüzgar Türbinleri İçin AC-DC-AC Dönüştürücüleri
- Tez No: 936327
- Danışmanlar: DR. SALAHEDDİNE ETHNİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Newcastle University
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 74
Özet
Bu yüksek lisans tezi, düşük karbon politikalarına doğru küresel değişim ve yenilenebilir enerji teknolojilerinin giderek daha fazla benimsenmesi nedeniyle son yıllarda artan bir ilgi gören Rüzgar Enerjisi Dönüşüm Sistemlerinde (WECS) kullanılan dönüştürücülerin derinlemesine bir analizini sunmaktadır. Hükümetler karbon emisyonlarını azaltmaya çalıştıkça, rüzgar enerjisi önemli bir çözüm olarak ortaya çıkmıştır ve bu araştırma, rüzgar enerjisi sistemlerinin verimliliğini ve güvenilirliğini en üst düzeye çıkarmada dönüştürücülerin önemli rolünü ele almaktadır. Çalışma, rüzgar türbinlerinin temel özelliklerini ve bileşenlerini tanıtarak başlamakta, çeşitli WECS konfigürasyonlarını ve bunlarda yaygın olarak kullanılan dönüştürücüleri kapsamaktadır. Farklı WECS mimarilerinin ayrıntılı bir karşılaştırmasını sunmakta, çalışma prensiplerini ve performans özelliklerini analiz etmektedir. Tezin özü, pasif doğrultucu, DC-DC boost dönüştürücü, çift yönlü buck-boost dönüştürücü ve 2 Seviyeli Gerilim Kaynaklı İnvertör (VSI) dahil olmak üzere birkaç kritik dönüştürücü tipinin çalışmasına odaklanmaktadır. Her bir dönüştürücü, çalışma prensipleri ve WECS'de kullanım için uygunluğu açısından analiz edilmektedir. Dalgalı rüzgar hızları altında rüzgar türbinlerinin enerji çıkışını optimize etmek amacıyla uygulanan bir Maksimum Güç Noktası İzleme (MPPT) tekniği olan Pertürbasyon ve Gözlem (P&O) yöntemine de önem verilmektedir. MPPT, sistem genel verimliliğini artırmak ve rüzgar enerjisinden her zaman maksimum güç elde edilmesini sağlamak için çok önemlidir. Tez daha sonra farklı rüzgar hızları altında rüzgar türbinlerinin davranışını araştırmakta, jeneratörün çıkış voltajını optimize etmek için pasif doğrultucunun sistem üzerindeki etkisini incelemektedir. Son olarak, bu çalışmanın WECS sistemlerinden yararlanarak, değişen rüzgar hızları ve voltaj koşullarında enerji verimliliğini artırma potansiyelini göstermektedir. Araştırmanın son bölümü, sistemin genel tasarımını optimize etmek ve gerçek dünya uygulamaları için en gerçekçi bileşen seviyelerini sağlamak için öneriler sunmaktadır. Sonuç olarak bu tez, WECS'deki dönüştürücülerin rolü ve verimliliği hakkındaki kapsamlı bir analizi sunmakta ve yenilenebilir enerji sistemlerinin tasarımı, işletimi ve gerçek dünya uygulamaları için önemli bilgiler sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
This master's thesis provides an in-depth analysis of the converters used in Wind Energy Conversion Systems (WECS), which have garnered increasing attention in recent years due to the global shift toward low-carbon policies and the growing adoption of renewable energy technologies. As governments seek to reduce carbon emissions, wind energy has emerged as a key solution, and this research addresses the crucial role of converters in maximizing the efficiency and reliability of wind energy systems. The study begins by introducing the fundamental characteristics and components of wind turbines, covering various types of WECS configurations and the converters commonly employed within them. It offers a detailed comparison of different WECS architectures, analysing their operational principles and performance characteristics. The core of the thesis focuses on the operation of several critical converter types, including the passive rectifier, the DC-DC boost converter, the bi-directional buck-boost converter, and the 2-Level Voltage Source Inverter (VSI). Each converter is analyzed in terms of its operating principles and its suitability for use in WECS. Special attention is given to the Perturb and Observation (P&O) method, a Maximum Power Point Tracking (MPPT) technique that is applied to optimize the energy output of wind turbines under fluctuating wind speeds. MPPT is crucial for enhancing the overall efficiency of the system, ensuring that maximum power is extracted from the wind energy at all times. The thesis then explores the behaviour of wind turbines under different wind speeds, examining the output voltage of the generator and the impact of the passive rectifier on the system. It also analyses the load voltage and current waveforms at varying load power levels, leveraging SIMULINK for simulation. The final part of the research addresses the efficiency of the converters by calculating their power losses, using real component datasheets to evaluate and optimize the overall performance of the system. In conclusion, the thesis provides a comprehensive understanding of the role and efficiency of converters in WECS, offering valuable insights into their design, operation, and real-world implementation in renewable energy systems.
Benzer Tezler
- Dağıtım şebekesine bağlı rüzgar türbinlerinde geçici gerilim yükselmelerini baskılama yöntemi
Temporary overvoltage mitigation method in wind turbines connected to distribution grid
OSMAN YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA BAĞRIYANIK
- Gri kurt optimizasyonu algotitmasına dayalı bir rüzgar/fotovoltaik/yakıt hücreli hibrit sistemin optimal büyüklükteki tasarımı
Optimally-sized design of a wind/photovoltaic/fuel cell hybrid system based on grey wolf optimization algorithm (GWO)
IRAJ ASGHARI
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
EnerjiHacettepe ÜniversitesiTemiz Tükenmez Enerjiler Ana Bilim Dalı
DR. REZA VATANKHAH
- Elektrik dağıtım sisteminde çok etmenli sisteme dayalı gerilim regülasyonu
Multi agent system based voltage regulation for electrical distribution system
EMRE KÖKSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖMER GÜL
- Effects of electrical dynamic response of doubly fed induction generator type wind turbines on their mechanical systems during single and multiple faults
Çift beslemeli indüksiyon jeneratör tipi rüzgar türbinlerinin tek ve çoklu arıza durumunda elektriksel dinamik tepkilerinin mekanik sistemler üzerindeki etkileri
MERT COŞGUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZİYA HAKTAN KARADENİZ
DR. MÜFİT ALTIN
- 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