Design of controller for AC Blower of landfill gas utilization system

Abstract

Son zamanlarda, enerjiye erişimi sağlayan bilgi altyapısının da gelişmesiyle, biyo- ve çöpgazı gibi yenilenebilir enerji kaynakları insanlık için kritik bir önem arz etmeye başlamıştır. Biyo- ve çöpgazı, içlerinde yüksek ölçüde bulunan ve Gaz Motorları tarafından enerji üretilmesi için kullanılabilen methan gazını içermektedir. Bir Çöpgazı Enerji Tesisi, bir Gaz Kullanım Sistemi ve tesisin gaz kapasitesine göre bir veya daha fazla Gaz Motoru içerir. Gaz Kullanım Sistemi, çöpgazını, depolama alanından çeker, zarar verici içeriklerinden arındırır ve gazı Blower Alt sisteminin yardımıyla Gaz Motorları için gerekli olan basınç değerinde tutar. Gaz Motoru'nun kullanacağı gaz özellikleri üretici firmalar tarafından belirlenmiştir. En önemli gerekliliklerden bir tanesi Gaz Motoru'nun giriş kısmına gelen gazın basınç değer sınırlarıdır. Bu tez ARİŞ Enerji A.Ş.'den alınan bilgiler doğrultusunda, Gaz Motoru tarafından belirlenen aralıkların sağlanması için Gaz Kullanım Sistemi'ne bir kontrolör tasarlama amacı gütmektedir. İlk olarak AD Blower Motoru'nun Hz sinyali ve basınç seviyesi sistemin giriş ve çıkış sinyalleri olarak tanımlanacak ve Tek Giriş Tek Çıkış bir Kara-Kutu model oluşturulacaktır. Hammerstein-Wiener Tanımlama Metodu ile lineer olmayan sistem denklemi tanımlanacak ve Lineer Çıkış-Hatası Yaklaşımı ile lineer durum uzayı formuna getirilecektir. Sonraki adım sistem sınırları için bir kontrolör tasarlamaktır. Linear Karesel Kontrol bu adımda tartışılacaktır.Nowadays, with evolving knowledge of obtaining energy, renewable energy sources such as bio- and landfill gases have critical importance for mankind. Bio- and landfill gases include high methan percentage which can be used by Gas Motors (GM) for producing electrical energy. A Landfill Energy Plant includes a Gas Utilization System (GUS) and GM or GMs according to sites gas capacity. GUS or Booster extracts gas from the site then refines from harmful ingredients and at final point pressurizes it for GM with support of its Blower Subsystem (BS). GMs have requirements for gas features. One of the main requirements is level constraints of landfill gas pressure at the inlet of GMs. The thesis is going to focus on adjusting the pressure constraints for desired levels with using signals which is provided by ARİŞ Energy A.Ş and try to make a solution with using following methodologies. AC Blower Motor's radial velocity (Hz) signal and the pressure level are going to be defined as input and output signals of GUS. Afterwards a non-linear Black-Box model which is Single Input Single Output (SISO), is going to be identified by Hammerstein-Wiener (HW) Identification Method and the mathematical model is going to be estimated to a linear state-space mathematical model by using Linear Output-Error (OE) Method. Next step is going to be a Controller Design which Linear Quadratic Regulator (LQR) is going to be discussed as.