Design and control of an agricultural microgrid for grid-connected and off-grid applications
Şebekeye bağlı ve şebekeden bağımsız uygulamalar için tarımsal mikro şebekenin tasarımı ve kontrolü
- Tez No: 994614
- Danışmanlar: DOÇ. DR. OZAN KEYSAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mikroşebekeler, tarımsal işletmelerin elektrifikasyonu için dağıtık enerji kaynaklarının entegre edilmesinde uygulanabilir bir çözüm sunmaktadır. Ancak, bu tür sistemlerin tasarımı ve kontrolü, çeşitli teknik ve ekonomik parametrelerin eş zamanlı olarak değerlendirilmesini gerektiren karmaşık bir süreçtir. Bu tez, güneş enerjisi (PV) ve su depolama ile batarya enerji depolama sistemlerinden oluşan hibrit bir depolama çözümünü içeren bir tarımsal mikroşebeke topolojisini analiz etmektedir. Tasarım aşamasında, hem şebeke bağlantılı hem de şebekeden bağımsız uygulamalara uyarlanabilen bir optimal boyutlandırma yöntemi geliştirilmiştir. Güneş paneli dizisinin anma gücü ve depolama sistemlerinin kapasiteleri, tekno-ekonomik değerlendirme metrikleri kullanılarak optimize edilmiştir. Sunulan yöntem, mikroşebeke operasyonunu modellemek için bir su-enerji yönetim sistemi içermekte ve çiftliğin sulama suyu gereksinimlerini temsil etmek için doğrudan bir yaklaşım kullanmaktadır. Ayrıca, bataryaların çevrim ömrü ve elektrikli su pompasının çalışmasındaki doğrusal olmayan durumlar da dikkate alınmıştır. Önerilen optimal boyutlandırma yöntemi, bir vaka çalışmasının simülasyon sonuçları ile doğrulanmıştır. Kontrol aşamasında, tarımsal mikroşebeke bünyesindeki hibrit solar evirici ve değişken frekanslı sürücünün koordinasyonunu sağlayan bir denetleyici kontrol sistemi önerilmiştir. Geliştirilen kontrol sistemi; su pompalama ve batarya şarj işlemlerinin eş zamanlı yapılabilmesine olanak tanımakta, verimli ve hızlı maksimum güç noktası takibi sağlamakta ve pompa ile batarya enerji depolama sistemi arasındaki güç dağıtımı üzerinde hassas kontrol sunmaktadır. Önerilen kontrol stratejisi, bu araştırma kapsamında kurulan bir tarımsal mikroşebeke deney düzeneği üzerinde gerçekleştirilen kapsamlı deneylerle doğrulanmıştır. Özetle bu çalışma, tarımsal mikroşebekelerin tasarımı ve kontrolü için bir çerçeve sunmakta ve pratik uygulama için temel noktaları belirlemektedir.
Özet (Çeviri)
Microgrids offer a viable solution for integrating distributed energy resources to electrify agricultural farms. However, designing and controlling such systems is complex and requires consideration of various technical and economic parameters. This thesis analyzes an agricultural microgrid topology that incorporates solar PV and hybrid storage, comprising water and battery energy storage systems. In the design phase, an optimal sizing method is developed that is applicable to grid-connected and off-grid applications. The rated power of the solar PV array and the capacities of storage systems are optimized using techno-economic evaluation metrics. The methodology includes a water-energy management system to model microgrid operation and utilizes a straightforward approach to represent irrigation requirements. The battery cycle life and nonlinearities of electric water pump operation are also incorporated. The simulation results of a case study validate the proposed sizing method. In the control phase, a supervisory control system is proposed that coordinates the hybrid solar inverter and the variable frequency drive within the agricultural microgrid. The developed control system enables simultaneous pumping of water and charging of batteries, ensures efficient and fast maximum power point tracking, and provides precise control over power distribution between the pump and the battery energy storage system. The proposed control strategy is validated through extensive experiments on an agricultural microgrid test bench installed within the scope of this research. In summary, this research provides a framework for the design and control of agricultural microgrids and identifies key points for practical implementation.
Benzer Tezler
- Görünür yakın kızılötesi spektrometre tasarımı ve bir uygulama örneği
Design of a visible near infrared spectrometer and an application example
ÖZKAN AKGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ECE OLCAY GÜNEŞ
- Tarım ürünlerinin kuruma karakteristiklerini belirlemek için bir deney seti tasarımı, imalatı vedenenmesi
Design, manufacturing and testing of an experimental set-up for investigating the drying characteristics of agricultural products
OSMAN BABAYİĞİT
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Makine MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEFİK BİLİR
- Design and analysis of a novel electrohydraulic draft control system in agricultural machinery
Tarım makinalarında özgün elektro-hidrolik çeki kontrolü tasarımı ve analizi
EMİR MURAT KARAKOÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAİF TUNA BALKAN
PROF. DR. YAVUZ SAMİM ÜNLÜSOY
- Design and performance analysis of an off-grid PV system for driving an induction motor-based water pump
İndüksiyon motorlu su pompası tahrık eden şebekeden bağımsız (off-grıd) fotovoltaık (PV) sıstemın tasarımı ve performans analızı
ABDULATHIM FAYSAL ABDULATHIM ALABDALI
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Enerjiİstanbul Aydın ÜniversitesiEnerji Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ABBAS UĞURENVER
- Elektronik tarımsal zararlı tespit ve erken uyarı sistemi tasarım ve imalatı
Design and manufacturing of an electronic agricultural pest detection and early warning system
AHMET DÜNDAR
Doktora
Türkçe
2024
ZiraatÇukurova ÜniversitesiTarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAİT MUHARREM SAY