Çift beslemeli indüksiyon jeneratörlü rüzgar türbinleri için hoa tabanlı pıd denetleyici tasarımı ve performans analizi
HOA-based pid controller design and performance analysis for doubly-fed induction generator wind turbines
- Tez No: 942785
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DAVUT İZCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Batman Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Yönetimi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 55
Özet
Son yıllarda yenilenebilir enerji kaynaklarına enerji piyasasında talep artmıştır. Bu kaynaklar arasında rüzgâr enerjisi önemli bir paya sahiptir. Üstün özelliklerinden dolayı rüzgâr türbini endüstrisinde yaygın olarak Çift Beslemeli İndüksiyon Jeneratörleri (DFIG) kullanılmaktadır. Bu çalışma, DFIG sistemlerinde, oransal-integral-türev (PID) kontrolör parametrelerinin optimizasyonuna odaklanmaktadır. DFIG sistemlerinde kararlılığı, verimliliği ve dinamik uyarlanabilirliği korumanın kritik öneme sahip olduğu göz önüne alındığında, PID kontrol parametrelerinin uygun şekilde ayarlanması büyük bir önem teşkil etmektedir. Bu bağlamda, Tobler'in yürüme fonksiyonundan esinlenerek geliştirilen yürüyüş optimizasyon algoritması (HOA) tabanlı yeni bir optimizasyon yöntemi önerilmektedir. Bu yöntemle, PID kontrol parametrelerinin optimizasyonunu gerçekleştirmek için HOA'nın güçlü yönlerinden yararlanılmış ve sistem performansını artıracak bir yaklaşım geliştirilmiştir. Önerilen yöntem, temel kontrol zorluklarını ele almak amacıyla, sınırlama terimlerini içeren değiştirilmiş bir Zwe-Lee Gaing (ZLG) hedef fonksiyonunu entegre ederek tasarlanmıştır. Aşırı çekim, yerleşme süresi, kontrol çabası ve ani kontrol sinyali değişimleri gibi kritik kontrol problemleri göz önünde bulundurularak sistemin daha dengeli, verimli ve kararlı çalışmasını sağlamak hedeflenmiştir. Önerilen metodoloji, sistemin geçici durum ve kalıcı rejim performansı arasında sağlam bir denge kurmasını sağlayarak, dinamik çalışma koşulları altında daha güvenilir bir kontrol mekanizması sunmaktadır. HOA ile optimize edilen PID kontrolörü, denizyıldızı optimizasyon algoritması, gri kurt optimizasyonu, yusufçuk algoritması, akış yönü algoritması ve sinüs-kosinüs algoritması gibi beş farklı modern optimizasyon yöntemi ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca, önerilen yöntemin etkinliğini doğrulamak için istatistiksel performans analizi, yakınsama eğrileri, zaman tepkisi ölçümleri ve frekans tepkisi değerlendirmeleri gerçekleştirilmiştir. Denetleyicinin giriş sinyallerini takip etme yeteneği ve harici bozucu etkilere karşı direnç gösterebilme kapasitesi, dinamik çalışma koşulları altında detaylı şekilde incelenmiştir. Mevcut literatürle yapılan kapsamlı karşılaştırmalı analizler, HOA'nın etkinliğini vurgulamakta ve onu DFIG sistemleri ile diğer karmaşık endüstriyel uygulamalarda gelişmiş PID kontrolü için umut vadeden bir optimizasyon aracı haline getirmektedir. Özellikle sıfır aşma, hızlı yerleşme süresi, düşük hata oranı, gelişmiş kararlılık ve sağlamlık gibi kritik parametrelerde sağladığı üstünlükler, algoritmanın geniş bir mühendislik ve endüstriyel uygulama alanında güvenilir ve verimli bir çözüm sunduğunu kanıtlamaktadır.
Özet (Çeviri)
In recent years, the demand for renewable energy sources in the energy market has increased. Among these sources, wind energy has a significant share. Due to its superior features, Doubly Fed Induction Generators (DFIG) are widely used in the wind turbine industry. This study focuses on the optimization of proportional-integral-derivative (PID) controller parameters in DFIG systems. Considering that maintaining stability, efficiency, and dynamic adaptability are critical in DFIG systems, appropriate tuning of PID control parameters is of great importance. In this context, a new optimization method based on the walking optimization algorithm (HOA) inspired by Tobler's walking function is proposed. With this method, the strengths of HOA are utilized to perform the optimization of PID control parameters and an approach that will increase system performance is developed. The proposed method is designed by integrating a modified Zwe-Lee Gaing (ZLG) objective function including penalty terms in order to address the basic control challenges. It is aimed to provide more balanced, efficient and stable operation of the system by considering critical control problems such as overshoot, settling time, control effort and sudden control signal changes. The proposed methodology provides a more reliable control mechanism under dynamic operating conditions by providing a solid balance between the transient and steady-state performance of the system. The PID controller optimized with HOA is compared with five different modern optimization methods such as starfish optimization algorithm, gray wolf optimization, dragonfly algorithm, flow direction algorithm and sine-cosine algorithm. In addition, statistical performance analysis, convergence curves, time response measurements and frequency response evaluations are performed to verify the effectiveness of the proposed method. The ability of the controller to follow the input signals and its resistance to external disturbances are investigated in detail under dynamic operating conditions. Extensive comparative analyses with existing literature highlight the effectiveness of HOA and make it a promising optimization tool for advanced PID control in DFIG systems and other complex industrial applications. The advantages it provides in critical parameters such as zero overshoot, fast settling time, low error rate, improved stability and robustness prove that the algorithm offers a reliable and efficient solution in a wide range of engineering and industrial applications.
Benzer Tezler
- Modelling and simulation of microgrid using wind and battery based power generation
Rüzgârlı ve batarya tabanlı güç üretimi kullanan microgrid modellemesi ve simülasyonu
ADEL NADEER M ALMOGRBI
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKarabük ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZİYODULLA YUSUPOV
- Design and simulation of a wind energy conversion system based on doubly fed induction generator and back-to-back modular multilevel converters
Double fed indüksiyon jeneratörü ve geri dönüşüm modüler çoklu konveyörler üzerine tabelen rüzgar enerji dönüşüm sisteminin tasarımı ve simülasyonu
AHMED MAJEED HACHIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGaziantep ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET METE VURAL
- Grid voltage-oriented vector control for the grid side converter of the wind turbine doubly-fed induction generator
Rüzgâr türbini çift beslemeli indüksiyon jeneratörü şebeke yan konvertörü için şebeke voltajı eksenli vektör kontrolü
WAFA KHALIL WAFA ABUKWEIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Aydın ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET EMİN TACER
- Modeling of doubly-fed induction generator based power supply system for aircraft applications
Çift-beslemeli indüksiyon jeneratörü bazlı güç kaynağı modellenmesinin uçaklardaki uygulması
AYKUT SÖNMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET TÜMAY
- 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