İzole mikroşebekelerde frekans regülasyonu için gerçek zamanlı uyarlamalı kontrol stratejileri
Real-time adaptive control strategies for frequency regulation in isolated microgrids
- Tez No: 955921
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MAHMUT TEMEL ÖZDEMİR, DOÇ. DR. BURAK YILDIRIM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Fırat Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Tesisleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 156
Özet
YEK'in dağıtık yapıda ve değişken karakterde güç sistemlerine entegrasyonu, klasik enerji altyapılarında kararlılık ve güvenilirlik sorunlarını beraberinde getirmiştir. Bu doğrultuda, izole modda çalışabilen mikroşebekeler; hem enerji arz güvenliğini sağlama hem de sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşma bakımından stratejik bir çözüm olarak öne çıkmaktadır. Ancak bu sistemlerdeki üretim belirsizlikleri ve hızlı dinamikler, YFK gibi temel denetim süreçlerinin etkinliğini sınırlamaktadır. Bu durum, kontrol stratejilerinin daha esnek, uyarlanabilir ve dayanıklı biçimde geliştirilmesini zorunlu kılmaktadır. Bu tez kapsamında, izole mikroşebeke sistemleri için aralık Tip-2 bulanık mantık ile klasik ve kesir dereceli kontrol tekniklerini birleştiren, kaskat yapılara sahip dört özgün kontrol stratejisi geliştirilmiştir. Kontrolör parametrelerinin optimizasyonunda, güçlü meta-sezgisel algoritmalar olan CIOA ve ISSA kullanılmıştır. Geliştirilen yapılar; yenilenebilir enerji kaynakları, mikro generatörler ile birlikte, yakıt hücresi ve elektrolizör gibi hidrojen temelli enerji depolama bileşenlerini de içeren çeşitli mikroşebeke konfigürasyonları altında test edilmiştir. Bu testlerde, üretim belirsizlikleri ve yük değişkenliği gibi dinamik koşullar dikkate alınarak, geliştirilen kontrol stratejilerinin performansı kapsamlı şekilde değerlendirilmiştir. Ayrıca, belirli senaryolarda talep tarafı esnekliğinin kontrol stratejilerine entegrasyonu ile YFK performansındaki iyileşmeler değerlendirilmiştir. Bununla birlikte FDI ve DoS siber saldırı tehditleri altında kontrolörlerin dayanıklılığı analiz edilmiştir. Çalışmanın bir diğer yönü, kontrolörlerin saysal ortamlarda güvenilir şekilde uygulanabilirliğini değerlendirmek amacıyla gerçekleştirilen ayrık zamanlı kararlılık analizidir. Sürekli zamanlı modellenen sistemlerin sayısal benzetimlerde ayrık zamanlı çalıştırılmasıyla oluşabilecek kararsızlık riski incelenmiştir. Ayrıca, yazılım tabanlı benzetimlerin fiziksel sistemleri ne ölçüde yansıttığını ve gerçek zamanlı simülatörlerin gerekliliği değerlendirilmiştir. MATLAB/Simulink ortamında test edilen kontrol yapıları, seçili senaryolarda OPAL-RT üzerinde doğrulanmış ve sonuçlar karşılaştırılarak tutarlılık analiz edilmiştir.
Özet (Çeviri)
The integration of renewable energy sources into power systems with distributed and variable characteristics has introduced challenges in maintaining stability and reliability within conventional energy infrastructures. In this context, islanded microgrids have emerged as a strategic solution, providing both energy security and support for sustainability targets. However, uncertainties in generation and rapid system dynamics in such configurations limit the effectiveness of fundamental control processes such as load frequency control. This necessitates the development of control strategies that are more flexible, adaptive, and resilient. Within the scope of this dissertation, four original control strategies with cascade structures have been developed for islanded microgrid systems by combining interval Type-2 fuzzy logic with classical and fractional order control techniques. For the optimization of controller parameters, powerful metaheuristic algorithms namely, the CIOA and the ISSA have been employed. The proposed structures have been tested under various microgrid configurations, including renewable energy sources, micro-generators, and hydrogen-based energy storage components such as fuel cells and electrolyzers. These tests were conducted under dynamic conditions involving generation uncertainties and load fluctuations, enabling a comprehensive performance assessment of the proposed control strategies. Additionally, improvements in load frequency control performance were evaluated by integrating demand-side flexibility into the control schemes for selected scenarios. The robustness of the proposed controllers was also analyzed under cybersecurity threats, specifically FDI and DoS attacks. Another critical aspect of this study is the discrete-time stability analysis conducted to assess the reliable digital implementation of the controllers. The instability risks that may arise from operating continuously modeled systems in discretized simulations were investigated. Furthermore, the representational accuracy of software-based simulations in reflecting physical systems and the necessity of real-time simulators were examined. The developed control schemes were tested in the MATLAB/Simulink environment and validated in real-time using the OPAL-RT platform for selected scenarios, with consistency between platforms analyzed through comparative evaluation.
Benzer Tezler
- Model-free load frequency control in isolated microgrids based on reinforcement learning
İzole mikroşebekelerde pekiştirmeli öğrenmeye dayalı model bağımsız yük frekans kontrolü
AMJAD MUNEIM MOHAMMED
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATMA YILDIZ TAŞCIKARAOĞLU
- Alternatif akım mikro şebekelerde sezgisel yöntemlerle yük- frekans optimizasyonu
Load- frequency optimization with heuristic techniques in AC microgrids
SEDA ÖZEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MAHMUT TEMEL ÖZDEMİR
- Tip-3 bulanık mantık ile düşüş kontrollü inverter tabanlı mikro şebekelerin ikincil gerilim ve frekans restorasyon kontrolü
Secondary voltage and frequency restoration control of drop controlled inverter based microgrids with Type-3 fuzzy logic
MUHAMMED SERHAT DÜZDAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDicle ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HEYBET KILIÇ
- A double auction microgrid market design and its application with agent-based simulation
Mikro şebekeler için bir piyasa önerisi ve ajan temelli benzetim ile bir uygulaması
EFE BAŞLAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CAFER ERHAN BOZDAĞ
- Mikroşebekeler için koruma rölesi koordinasyonu
Protection relay coordination for microgrids
MUHAMMET OĞUZ KORKMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET KÜÇÜKER