Tez Arşivi

Tez aramanızı kolaylaştıracak arama motoru. Yazar, danışman, başlık ve özete göre tezleri arayabilirsiniz.


Orta Doğu Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı

A hardware in the loop simulator development for wind energy conversion systems

Rüzgar enerjisi dönüşümü sistemleri için donanım içinde yazılım sistemi geliştirilmesi

Teze Git (tez.yok.gov.tr)

Bu tezin tam metni bu sitede bulunmamaktadır. Teze erişmek için tıklayın. Eğer tez bulunamazsa, YÖK Tez Merkezi tarama bölümünde 586975 tez numarasıyla arayabilirsiniz.

Özet:

In this thesis a wind turbine emulator is developed to replicate the mechanical and electrical behavior of a real wind energy conversion system. A scaling down algorithm is developed to scale down the mechanical behavior of a real wind energy conversion system to a laboratory scale wind turbine emulator. A user interface software is developed to be used as a supervisory control and data acquisition system for the wind turbine emulator in LABVIEW environment. The accuracy of the scaling down algorithm is verified using a MATLAB simulation environment and comparing the simulation and experimental results. Next, a microgrid is developed both in simulation and experimental environments. The developed microgrid is capable of operating in grid-connected and islanded mode. Then the developed microgrid is used to investigate the voltage and frequency deviations in the islanding event transition period using three control methods; the DC-braking resistance, the pitch angle control method and the load shedding method. To verify the accuracy of the developed system, the transients caused by the islanding event is compared for the simulation and experimental environments. Different load consumption and power generation scenarios are investigated in the islanding transition event. Finally, the transient results for the voltage and frequency of the microgrid are analyzed and discussed based on the grid regulation codes prepared by Turkey electrical grid distributor, TEİAŞ, given in chapter 5. It is found out that when the turbine produces more power than the microgrid consumption the frequency and voltage oscillation magnitudes get larger as the difference between the two is larger during transition to islanding mode. It is also found that the oscillation magnitudes get larger as the power factor becomes smaller than unity. In addition, while the oscillation magnitude of the voltage and frequency increases the settling time for the corresponding variable rises. The results indicate that for the scenarios in which the power generation is higher than the load consumption in the microgrid with the value of 0.6 p.u. or higher, the microgrid frequency oscillations overpasses the grid regulation limitations. While the voltage of the microgrid exceeds the voltage ride through regulation limits, which is plotted in chapter 6, when the generation in the microgrid is higher than the consumption value of 0.7 p.u. or higher. On the other side the power factor of the loads in the microgrid affects the islanding transition oscillations. In the future, other control methods will be investigated for the scenarios which their oscillations are beyond the grid regulation limits.

Summary:

Bu tezde, bir mikro şebekeye bağlı gerçek bir rüzgar enerjisi dönüşüm sisteminin mekanik ve elektriksel davranışını taklit etmek için bir rüzgar türbini emülatörü geliştirilmiştir. Gerçek bir rüzgar enerjisi dönüşüm sisteminin mekanik davranışını bir laboratuvar ölçekli rüzgar türbini emülatöründe benzetmek için bir ölçekleme algoritması geliştirilmiştir. Rüzgar türbini emülatörü için LABVIEW ortamında denetleyici kontrol ve veri toplama sistemi olarak kullanılmak üzere bir kullanıcı arayüzü yazılımı geliştirilmiştir. Ölçekleme algoritmasının doğruluğu, MATLAB simülasyon ortamı kullanılarak ve simülasyon ile deneysel sonuçlarının karşılaştırılmasıyla doğrulanmıştır. Daha sonra, hem simülasyon hem de deneysel ortamlarda bir mikro şebeke geliştirilmiştir. Geliştirilen mikro şebeke, ana şebekeye bağlı ve ada modunda çalışma imkanına sahiptir. Ardından geliştirilen mikro şebeke, üç farklı kontrol yöntem kullanarak ada moduna geçiş periyodundaki voltaj ve frekans sapmalarını araştırmak için kullanılmıştır; DC frenleneme yöntemi, türbin kanadı eğim açısı kontrol yöntemi ve yük atma yöntemi. Geliştirilen sistemin hatasızlığını doğrulamak için, mikri şebekenin ada moduna geçişi olayının neden olduğu geçici voltaj ve frekans saplamaları simülasyon ve deneysel ortamlar için karşılaştırılmıştır. Ada geçişi olayında farklı elektrik tüketim ve üretim senaryoları incelenmiştir. Son olarak, mikro şebekenin gerilimi ve frekansı için ada moduna geçiş periyodundaki sonuçlar analiz edilmiş ve Türkiye elektrik şebekesi distribütörü TEİAŞ tarafından hazırlanan şebeke düzenleme kodlarına dayanarak incelenmiştir. Türbin mikrogrid tüketiminden daha fazla güç ürettiğinde, frekans ve voltaj salınım büyüklüklerinin, ada moduna geçiş sırasında ikisi arasındaki fark arttıkça büyüdüğü bulunmuştur. Ayrıca, güç faktörü birden düşük senariyolarda salınım büyüklüklerinin de büyüdüğü bulunmuştur. Ek olarak, gerilimin ve frekansın salınım büyüklüğü artarken, karşılık gelen değişkenin denge durumuna geri dönme süresi yükselir. Sonuçlar, elektrik üretiminin mikro şebekede 0.6 p.u ve ya daha fazla değerinde yük tüketiminden daha yüksek olduğu senaryolar için freansın şebeke düzenleme kodlarının sınırının dışında kadığını göstermektedir. Mikro şebekenin voltajı mikro şebekedeki üretim yüklerin tüketiminden 0.7 p.u. veya daha yüksek olduğu senariyolarda bölüm 6'da gösterilen şebeke düzenleme sınırlarını aşıyor. Diğer taraftan, mikro şebekedeki yüklerin güç faktörü ada geçişi salınımlarını etkiyor. Gelecekte, salınımlarının şebeke düzenleme sınırlarının ötesinde olduğu senaryolar için diğer kontrol yöntemleri araştırılacaktır.