Rüzgâr türbinlerinde bireysel hatve açısının PID, bulanık PID ve genetik bulanık denetleyiciler ile kontrol edilerek elektriksel güç çıkışı ve momentin iyileştirilmesi

Abstract

Bu tezde,rüzgâr türbinlerinin bireysel hatve açısının PID, bulanık PID ve genetik bulanık denetleyiciler ile kontrol edilerek elektriksel güç çıkışı ve türbin üzerindeki moment yüklerinin iyileştirilmesi üzerine bir çalışma yapılmıştır. Yapılan çalışmalar Matlab/Simulink ortamında gerçeklenmiştir. Rüzgâr türbini modeli olarak Amerika Yenilenebilir Enerji Laboratuvarının (NREL-National Renewable Energy Laboratory) geliştirdiği Matlab/Simulink ortamında kullanılabilen Fast (Fatigue Aerodynamics, Structures and Turbulence) modeli kullanılmıştır. Fast modeli rüzgâr türbininin kanat hatve açılarının hem kollektif (yani bütün kanatlar aynı açı ile dönmesi) hem bireysel (yani kanatlar birbirinden bağımsız olarak ayrı açılar ile dönmesi) olarak kontrolüne izin vermektedir. Ayrıca Fast modeli gerçek zamanlı olarak rüzgâr türbininin mekanik yük hesaplamalarını yaparak Matlab/Simulink ortamına aktarmaktadır. Fast rüzgâr türbini modeli diğer rüzgâr türbini modellerinde olmayan bu özelliklerinden dolayı tercih edilmiştir. Çalışmalar için oluşturulan rüzgâr enerji sisteminde 1,5 MW'lık rüzgâr türbini ve Kalıcı Mıknatıslı Senkron Jeneratör (KMSJ) kullanılmıştır. Hem bireysel kanat hatve açısı hem de kollektif kanat hatve açısı modellerinde çıkış gücünü kontrol etmek için PID, bulanık PID ve genetik bulanık denetleyiciler kullanılmış ve sonuçları karşılaştırılmıştır.

In this thesis, a study is carried out on the improvement of electrical power output and torque load on the turbine by controlling the individual pitch angle of wind turbines with PID, fuzzy PID and genetic fuzzy controllers. The work has been done in Matlab / Simulink environment. Fast (Fatigue Aerodynamics, Structures and Turbulence) model which can be used in Matlab / Simulink environment developed by American Renewable Energy Laboratory (NREL) was used as a wind turbine model. The Fast model permits both the collective (ie all the blades rotate at the same angle) and individual (That is, the blades rotate independently of each other with separate openings) control of the opening of the blade of the wind turbine. In addition, the Fast model real-time calculates the mechanical load of the wind turbine and transfers it to the Matlab / Simulink environment. Fast wind turbine model is preferred due to these features which are not in other wind turbine models. A 1.5 MW wind turbine and Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG) were used in the wind energy system created for the studies. PID, fuzzy PID and genetic fuzzy controllers have been used in the collective and individual pitch control to control output power. The simulation results were compared.