Otonom bir Rüzgâr Enerji Sistemi için Örnek Test Düzeneğinin Gerçeklenmesi

Rüzgâr enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülerek kullanılması ile bu alanda mekanik ve elektriksel olarak birçok geliştirme çalışmaları yapılmıştır. Mekanik çalışmalar genel olarak rüzgâr türbini ve özel tip makine tasarımları olurken elektriksel çalışmalar ise güç dönüştürücü biriminde olan güç elektroniği devreleri, şebeke entegrasyonu ve maksimum güç noktasının takibi konusunda yapılan çalışmalardır. Elektriksel çalışmaların yapılabilmesi için eğer gerçek bir rüzgâr enerji santralinde çalışma imkânı yoksa rüzgâr enerji sisteminin gerçek zamanlı modelinin laboratuvar ortamında oluşturulması gerekmektedir. Rüzgâr enerji dönüşüm sistemleri (REDS) birçok farklı topolojide olabilmektedir. Ancak, genel olarak; rüzgâr türbini/rüzgâr türbini emülatörü, generatör ve güç dönüştürücü birimlerinden oluşmaktadır. Bu konuda literatürde oldukça fazla çalışma yapılmış olmasına rağmen, kurulan gerçek zamanlı sistem modeli hakkında detaylı bilgi elde edebilmek çoğunlukla mümkün gözükmemektedir. Bu çalışmada, bu amaç göz önüne alınarak gerçek zamanlı rüzgâr enerji sisteminin deneysel ortamda oluşturulması detaylı olarak ele alınmış ve bu alanda çalışma yapacak araştırmacılara ışık tutması amaçlanmıştır. Kurulan gerçek zamanlı deney düzeneğinde maksimum güç çalışması için gerekli olan performans katsayısına ilişkin grafik elde edilmiş ve böylece kurulan deney düzeneğinin gerçek rüzgar türbini ile aynı olduğu gösterilmiştir. Bunun yanı sıra sabit bir rüzgar hızı için kontrol algoritması koşturularak sistemin maksimum güç noktasında işletimi sağlanmıştır.

Anahtar Kelimeler:

Rüzgâr enerjisi, rüzgâr enerji sistemi, sabit mıknatıslı senkron jenerator, maksimum güç noktasının takibi

PDF

___

M. A. Abdullah, A. H. M. Yatim, and T. Chee Wei, “A Study of Maximum Power Point Tracking Algorithms for Wind Energy System,” in IEEE Conference on Clean Energy and Technology, 2011, pp. 321–326.
R. Saidur, M. R. Islam, N. A. Rahim, and K. H. Solangi, “A review on global wind energy policy,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 14, no. 7, pp. 1744–1762, 2010.
I. Şerban and C. Marinescu, “A sensorless control method for variable-speed small wind turbines,” Renew. Energy, vol. 43, pp. 256–266, 2012.
International Energy Agency, “Wind energy technology roadmap.” p. 58, 2009.
Z. Ma, “A Sensorless Control Method for Maximum Power Point Tracking of Wind Turbine Generators,” in European Conference on Power Electronics and Applications (EPE 2011), 2011, pp. 1–10.
C.-T. Pan and Y.-L. Juan, “A Novel Sensorless MPPT Controller for a High-Efficiency Microscale Wind Power Generation System,” IEEE Trans. Energy Convers., vol. 25, no. 1, pp. 207–216, 2010.
H. Fathabadi, “Maximum mechanical power extraction from wind turbines using novel proposed high accuracy single-sensor-based maximum power point tracking technique,” Energy, vol. 113, pp. 1219–1230, 2016.
H. Fathabadi, “Novel high efficient speed sensorless controller for maximum power extraction from wind energy conversion systems,” Energy Convers. Manag., vol. 123, pp. 392–401, 2016.
C. Lee, P. Chen, and Y. Shen, “Maximum power point tracking (MPPT) system of small wind power generator using RBFNN approach,” Expert Syst. Appl., vol. 38, no. 10, pp. 12058–12065, 2011.
X. Yuan, F. Wang, D. Boroyevich, R. Burgos, and Y. Li, “DC-link voltage control of a full power converter for wind generator operating in weak-grid systems,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 24, no. 9, pp. 2178–2192, 2009.
Y. Xia, K. H. Ahmed, and B. W. Williams, “A New Maximum Power Point Tracking Technique for Permanent Magnet Synchronous Generator Based Wind Energy Conversion System,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 26, no. 12, pp. 3609–3620, 2011.
Y. Zhu, M. Cheng, W. Hua, and W. Wang, “A Novel Maximum Power Point Tracking Control for Permanent Magnet Direct Drive Wind Energy Conversion Systems,” Energies, vol. 5, no. 12, pp. 1398–1412, 2012.
J. Chen, J. Chen, and C. Gong, “Constant-bandwidth maximum power point tracking strategy for variable-speed wind turbines and its design details,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 60, no. 11, pp. 5050–5058, 2013.
S. M. R. Kazmi, H. Goto, H.-J. Guo, and O. Ichinokura, “A Novel Algorithm for Fast and Efficient Speed-Sensorless Maximum Power Point Tracking in Wind Energy Conversion Systems,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 58, no. 1, pp. 29–36, 2011.
I. Kortabarria, J. Andreu, I. Martínez de Alegría, J. Jiménez, J. I. Gárate, and E. Robles, “A novel adaptative maximum power point tracking algorithm for small wind turbines,” Renew. Energy, vol. 63, pp. 785–796, 2014.
R. J. Wai, C. Y. Lin, and Y. R. Chang, “Novel maximum-power-extraction algorithm for PMSG wind generation system,” IET Electr. Power Appl., vol. 1, no. 2, pp. 275–283, 2007.
H. Camblong, I. M. de Alegria, M. Rodriguez, and G. Abad, “Experimental evaluation of wind turbines maximum power point tracking controllers,” Energy Convers. Manag., vol. 47, no. 18–19, pp. 2846–2858, 2006.
P. Tenca, A. A. Rockhill, and T. A. Lipo, “Wind Turbine Current-Source Converter Providing Reactive Power Control and Reduced Harmonics,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 43, no. 4, pp. 1050–1060, 2007.