Regeneratif enerji sistemlerinde generatörlerin modellenmesi ve bulanık mantık ile kontrolü

Abstract

Enerji, genel olarak is yapabilme yetenegi veya potansiyeli olarak tanımlanmakla birlikte, degisikliklere yol açan etken olarak da tanımlanabilir. Bilim ve teknoloji alanındaki gelismelerle birlikte; yasam standartları ve tarzlarında büyük bir degisim gözlenmekte, mal ve hizmet, üretim ve tüketim kalıpları, fiyatları, talep yapıları, pazar kosulları, çalısma sartları, verimlilik vb. konularda önemli degisiklikler meydana gelmekte, küresel ürün ve pazarlar, dünya çapında dev organizasyonlar ortaya çıkmaktadır. Bu gelisme ve degisimin sürati ve yönü büyük ölçüde enerji arzı konusundaki gelismelere baglı bulunmakta, enerji konusu bilim ve teknoloji alanındaki çalısmaların odak noktalarından birini olusturmaktadır. Gelisen sanayi, nüfus artısı, sınırlı olan dogal kaynakların ziyan edilmeden ve zarar verilmeden en iyi sekilde kullanılmaları artık insanoglunun gündeminde en üst sıraları isgal etmektedir. Özellikle medeniyetlerin ortaya çıkmasında vazgeçilmez unsurlar olan su ve enerji, dogal ve sınırlı kaynakların en önemlilerini teskil ederler. Suların ve canlıların hayatlarını sürdürdükleri atmosfer, biyosfer, litosfer ve hidrosfer katmanlarının temiz tutulması ancak yüksek verimli ve temiz enerjiyle mümkün olacaktır. Temiz enerji dendiginde ilk akla gelen hidroelektrik santrallerdir. Ancak hızla ilerleyen teknolojik aletleri kullanan sanayide buna alternatif olabilecek enerji kaynaklarının da bulunması sarttır. Bu durumda rüzgar enerjisinden yararlanılabilir. Son yıllarda birçok arastırmacı simülasyon veya uygulamalarla farklı kontrol yöntemleri denemektedir. Bu yöntemlerden üzerine ilgi toplayanlardan biri de bulanık mantık kontrol yöntemidir. Bu yöntemin daha gelistirilmis hali ise kazancı bulanık mantık kuralları ile ayarlanan yeni nesil PI kontrolörlerdir. Bu tez çalısmasında 9 MW'lık bir rüzgar türbini ve buna baglı asenkron generatörü kontrol etmek amacıyla bulanık mantık-PI kontrolör ve PI kontrolörler karsılastırılmıstır. Simülasyon sonuçları, bulanık mantık-PI kontrolörün tüm isletme sartları altında, sisteme verdigi hızlı cevaplarla PI kontrolöre göre daha iyi bir performansa sahip oldugunu göstermistir. Ayrıca bu çalısmada bir rüzgar düzenegi tasarımı hayata geçirilmis, deneysel sonuçları gözlemlenmistir. Anahtar Kelimeler : Enerji, Elektrik Enerjisi, Yenilebilir Enerji Kaynakları, Rüzgar Enerjisi, Rüzgar Türbini, Asenkron Generatör, Generatör Modelleme, PI Kontrolör,Bulanık Mantık-PI Kontrolör

Although energy, in general, is defined as the working ability or potential, it can also be defined as the factor that causes changes. Along with the developments in science and technology; drastic changes are observed in living standards and styles; significant changes take place in production and consumption methods, costs, demand structures, market and working conditions and efficiency etc.; global products and markets, and global giant organizations emerge. The speed and the direction of this development and change depend mainly on the energy supplies, and therefore the energy issue constitutes one of the focal points in science and technology. Developing industry, population growth, optimal use of limited natural resources take a priority in the lives human race. Water and energy, which are the key factors in the emergence of civilizations, are the most important entities among natural and limited sources. Keeping the layers of atmosphere, biosphere, lithosphere and hydrosphere clean, will only be possible with highly efficient and clean energy. Hydroelectric power plants come to mind first in clean energy. However, alternate energy resources should be found in the industry that make use of high tech instruments. In that case, wind energy can be used. In recent years, several researchers experiment different control methods with simulations and applications. One of these methods, which draw significant attention, is fuzzy logic control methods. The advanced stage of this method is the new generation PI controllers, for which the gain is adjusted with fuzzy logic rules. In this thesis, fuzzy gain scheduled PI (fuzzy PI) controller is compared with PI controller in order to control a 9 MW wind turbine and an asynchronous generator attached to it. for controlling the power and enthalpy output of a thermal electrical power plant. Simulation results show that fuzzy PI controller?s performance is better than the other controllers under all the considered operating conditions with fast response to the system. Moreover, a wind mechanism design was realized, and experimental results are observed. Key Words : Energy, Electrical Energy, Renewable Energy Sources, Wind Energy, Wind Turbine, Asynchronous Generator, Generator Modeling, PI Controller, Fuzzy Logic - PI Controller.