Değişken hızlı rüzgar türbinlerinin nonlineer kontrolü

Abstract

Değişken Hızlı Rüzgar Türbinlerinin Nonlineer KontrolüYAZAR ADI : Sinan KÖSETeknolojik gelişmelerin çok hızlı geliştiği çağımızda otomatik kontroluygulamaları verimlilik ve ekonomi açısından tercih edilmektedir. Çevresel etkileriaz olan ve yenilenebilir enerji kaynağı olan rüzgar enerjisi, özellikle elektrik üretimsektöründe gelişme sağlamaktadır. Elektrik enerjisi üretimi için kullanılan türbinlerinbir çoğu sabit hızlı türbinler olmasına rağmen değişken hızlı rüzgar türbinleri yüksekverimlilikleri ve türbin bileşenleri üzerindeki düşük gerilmeler sebebiyle son dereceilgi çekicidir.Değişken hızlı rüzgar türbinlerinde rotor hız kontrolü sağlanabilmektedir.Böylelikle türbin sisteminin optimum tepe hız oranına yakın bir noktadaçalıştırılması mümkündür. Değişken hızlı rüzgar türbinleri, rüzgar hızındakideğişimleri takip ederek düşük rüzgar hızlarında bile yüksek aerodinamik verimliliksağlamak amacıyla dizayn edilirler.Bu çalışmada rüzgar türbinlerinin kontrol sistemleri ile ilgili genelbackstepping ve adaptif backstepping kontrol dizayn çalışmaları yapılmıştır.Mekanik ve elektriksel dinamikler temel alınarak uygulanan kontrol dizaynlarınınortak amacı jeneratör sargı voltajını rotor hızına göre sürekli ayarlayarak elde edilenelektrik enerjisinin stabil olmasını sağlamaktır. Uygulanan dizayn metotları vesimülasyonlar düzgün ve asimptotik rotor hız takibi sağlandığını göstermektedir.Nonlinear Control of Variable Speed Wind TurbinesAUTHOR NAME : Sinan KÖSEWind power generation is a growing sector in the electricity productionindustry owing to its renewable energy characteristics and reduced environmentalproblems. Most wind turbines used for power generation are operated at constantspeed, however, there is considerable interest in variable speed wind turbines due totheir increased energy capture and reduced drive train loads.In variable speed wind turbines, it is possible to control the rotor speed ofturbine. This allows the wind turbine system to operate constantly near to itsoptimum tip-speed ratio. Variable speed wind turbines are designed by following thechanges in the speed of wind in order to get high aerodynamic efficiency. Therefore,variable speed wind turbines maximize the energy capture by operating the turbine atthe peak of the power coefficient.In this thesis, a variable speed wind turbine is modeled with mechanical andelectrical dynamics and a general backstepping and adaptive backstepping controldesign methods are applied to the obtained model. A Matlab/Simulink simulationmodel is generated and the designed controllers are realized on-line by adjusting theexcitation winding voltage of the generator for stability of the overall wind turbinesystem. In simulation results, the designed controllers achieved smooth andasymptotic rotor speed tracking for the variable speed wind turbine.