Theses supervised by Dr. Öğr. Üyesi Göksu Görel
10 theses · Çankırı Karatekin Üniversitesi
Endüstri uygulamalarda kullanılan 3 fazlı motorun model tabanlı açık çevrim kontrolü
Günümüzde teknolojinin ve endüstrinin hızlı bir şekilde gelişmesiyle birlikte farklı taleplere ve isteklere bağlı olarak yeni öneriler ve çözümler üretilmektedir. Taleplerin ve isteklerin değişmesi ile üretimde ve tüketimde kullanılan motor tipleride çeşitlilikler göstermektedir. Doğru akım motorları karşımıza en çok sanayi ve endüstride ön plana çıkmaktadır. Sanayi ve endüstride gelişen teknoloji ile ortaya çıkan ihtiyaçlar göz önüne alındığında çağımızda motor kontrolleri farklı biçimlerde gerçekleşmektedir. Bu çalışmamızda da, doğru akım motorunun 3 faz eşdeğer transfer fonksiyonu kullanılarak Matlab&Simulink ortamında modellemesi yapılmıştır. BOOSTXL-3PhGaNInv değerlendirme modül kartı ve TI-C2000 serisi TMS320F28379D mikrodenetleyici kullanılarak endüstriyel sınıf NEMA 23 fırçasız, daimi mıknatıslı, döner motorun hız, tork ve konum kontrolü için tasarımlar gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda istenilen hız, tork ve konum elde edilmiştir.
Flyback dönüştürücü tabanlı fotovoltaik sistemlerde maksimum güç noktası izleme için akıllı dalga algoritması
Yenilenebilir enerji kaynaklarına artan talep, fotovoltaik (PV) sistemleri sürdürülebilir enerji üretiminin vazgeçilmez bir bileşeni hâline getirmiştir. Ancak PV sistemlerinin verimliliği, ışınım ve sıcaklıktaki değişimlerden önemli ölçüde etkilenmekte olup, bu durum Maksimum Güç Noktası İzleme (MGNİ/MPPT) yöntemini kritik bir kontrol stratejisi hâline getirmektedir. Bu tez çalışmasında, Perturb and Observe (P&O) ve Incremental Conductance (InC) gibi klasik yöntemlerin yanı sıra, Parçacık Sürü Optimizasyonu (PSO) ve Harris Hawks Optimizasyonu (HHO) gibi meta-sezgisel optimizasyon teknikleri de dâhil olmak üzere çeşitli MGNİ algoritmaları araştırılmış ve karşılaştırılmıştır. Bu yaklaşımlar temel alınarak, Akıllı Dalga Algoritması (Intelligent Wave Algorithm – IWA) adlı yeni bir yöntem önerilmiş ve literatürde ilk kez flyback dönüştürücü tabanlı PV sistemlerde MGNİ'ye uygulanmıştır. Tüm algoritmalar MATLAB/Simulink ortamında aynı çalışma koşulları altında modellenmiş ve benzetimi yapılmıştır. Yerleşme süresi, kararlı hâl kararlılığı ve güç elde etme gibi performans ölçütleri analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, P&O ve InC yöntemlerinin basit ve yaygın kullanıma sahip olmasına rağmen salınımlar ve düşük verim sorunları yaşadığını göstermiştir. PSO ve HHO ise yakınsama hızını ve dayanıklılığı artırarak daha az salınımla daha yüksek kararlı hâl gücü elde etmiştir. Önerilen IWA algoritması ise tüm senaryolarda üstün performans göstermiş, en hızlı yakınsamayı (0,007–0,015 s), en yüksek güç çıkışını (46–47 W) ve ihmal edilebilir düzeyde aşım veya salınım ile elde etmiştir. Bu bulgular, IWA'nın gerçek zamanlı MGNİ uygulamaları için son derece etkili ve hesaplama açısından verimli bir çözüm sunduğunu doğrulamaktadır. Bu katkı, yenilenebilir enerji optimizasyonu alanında özgün bir ilerleme niteliği taşımakta olup, hem laboratuvar hem de endüstriyel ortamlarda PV sistem performansının artırılmasına yönelik umut vadeden bir yol sunmaktadır.
Control of individual pitch angle in variable wind speed using modern optimization techniques
The renewable energy source used in many different applications is wind power. Wind energy is one of the most expensive forms of energy today. The purpose of wind power is to convert kinetic energy into electrical energy. MATLAB/SIMULINK simulations allowed us to clearly distinguish the three control methods used to optimise the FAST wind turbine; the N-Z PI method, the PSO-PI method and the GA-PI method produced similar results. Increasing the rotor speed quality of the wind turbines and decreasing the mechanical loads on the turbines were investigated. By adjusting the blade angle to the nominal wind speed, the rotor speed of the wind turbine is maintained at its nominal value. By using control methods (such as PI, genetic algorithms and particle swarm optimisation), different results can be achieved. In addition, the individual control of the blade tilt angle allowed us to reduce the mechanical loads of the wind turbine through control methods. The wind turbine was modelled in Matlab/Simulink. The simulation results show that the individual control of the blade tilt angle ensures the quality of the rotor speed of the wind turbine and reduces the balanced periodic loads on the wind turbine.
Sabit mıktanıslı senkron motorun bulanık anahtarlama yaklaşımı ile vektörel denetiminin incelenmesi
Elektrik motorlarının yüksek performanslı denetimlerini sağlayan vektörel sürücü sistemleri, özellikle elektrikli araç teknolojileri gibi gelişen kullanım alanlarında kritik öneme sahiptir. Malzeme ve güç elektroniği alanında yaşanan gelişmelere paralel olarak, yeni tip motorların kullanılması ile birlikte, yolcu ve yük taşımacılığı alanında daha da popüler olan elektrik motorları, özellikle fırçasız motor teknolojisinin gelişimi ile kullanım alanını genişletmektedir. Fırçasız motorlar sınıfında yer alan Sabit Mıknatıslı Senkron Motorlar, küçük boyutlarda olmalarına rağmen benzer boyutlardaki geleneksel motorlara oranla daha fazla moment üretebilme yeteneklerine sahiptirler. Bu özelliklerinin maksimum oranda öne çıkarılabilmesi için, motorun denetim yapısının da uygun belirlenmesinin önemi büyüktür. Vektörel sürücü sistemlerinin hızlı dinamik tepkisi ve görece basit yapıları sayesinde kullanım alanları artmaktadır. Bu çalışmada, sabit mıknatıslı senkron motorun vektörel denetiminde, bulanık tabanlı anahtarlama stratejisini içeren yeni bir yaklaşım önerilmektedir. Önerilen bu yaklaşımının temelinde, geleneksel denetimde kullanılan stator akı vektörü bölgelerinin bulanıklaştırılması yatmaktadır. Bu sayede hata değerleri ve akı vektörünün konumu kullanılarak, optimum anahtarlama durumunun üretilmesi sağlanmıştır. Farklı yük ve hız çalışma senaryoları için simülasyonlar ile test edilen yaklaşımın, çalışma koşullarına göre farklılık göstermekle birlikte, moment dalgalanmalarında yaklaşık % 50 oranında azalma sağladığı tespit edilmiştir.
Fotovoltaik sistemlerde maksimum güç noktası izleyicinin Xilinx Zedboard Zynq-7000 FPGA ile birlikte simülasyonu
Dünya üzerinde günden güne artan enerji ihtiyacını karşılamak için yenilenebilir enerji kaynaklarından biri olan güneş enerjisi oldukça fazla tercih edilmektedir. Güneş enerjisi fotovoltaik paneller aracılığıyla elektrik enerjisine dönüştürülmektedir. Ancak fotovoltaik panel çıkışında elde edilen akım ve gerilim değerleri sıcaklık ve ışınım miktarlarında meydana gelen değişiklikler sonucunda farklılık göstermektedir. Bunun sonucunda yük üzerine yeterli miktarda güç aktarılamamaktadır. Bu durumu önleyerek panellerden en yüksek verim ile enerji üretilmesini sağlamak amacıyla fotovoltaik enerji üretim sistemlerinde maksimum güç noktası izleyiciler (MPPT) kullanılmaktadır. MPPT'ler çeşitli kontrol yöntemleri ile panel çıkışından elde edilen akım ve gerilim değerlerinin maksimum güç noktasında çalışmasını ve yük üzerine en az kayıp ile güç aktarılmasını sağlamaktadır. Bu çalışmada bir fotovoltaik sistemde kullanılan MPPT Matlab/Simulink ortamında tasarlanmıştır. MPPT üzerinde değiştir&gözle (P&O) algoritması kullanılmıştır. P&O algoritması Xilinx tarafında Simulink için üretilmiş olan Xilinx System Generator (XSG) aracındaki bloklar ile, sistemin diğer kısımları ise Simulink blokları ile tasarlanmıştır. Oluşturulan sistemin Simulink ortamında simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Ardından P&O algoritması Xilinx Zedboard ZYNQ-7000 FPGA kart üzerine yüklenmiştir. P&O algoritması FPGA üzerinde, sistemin diğer kısımları ise Simulink ortamında çalışarak birlikte simülasyon (eş benzetim, co-simulation) aşamasını gerçekleştirmiştir. Sonuçta simülasyon ve eş benzetim aşamalarından elde edilen değerlerin aynı olduğu görülmüştür.
PI, PID, GA-PID ve BA-PID kontrolör ıle rüzgâr türbının kanat hatve açısı kontrolü
Günümüzde yenilenebilir enerji kaynaklarının enerji piyasasındaki payı yükseliş içerisindedir. Bu kaynakların en önemlisi ise rüzgâr enerjisidir. Rüzgâr hızına bağlı olarak rüzgâr türbin hız kontrolü önemli kontrol parametresidir. Bu hız parametresinin yüksek rüzgâr hızlarında türbin ve diğer önemli parçalara zarar vermemesi için denetim altında tutulması gerekmektedir. Bu tezinde, PI (Oransal Integral), PID (Oransal Integral Türev), GA-PID (Genetik Algoritma-Oransal Integral Türev) ve BA-PID (Bakteriyel Algoritma-Oransal Integral Türev) kontrolör ile bir rüzgâr türbinin hatve açısını kontrol etmek için bir modelleme yapılmıştır. Yüksek rüzgâr hızlarında enerji sistemine zarar verilmemesi ve değişken rüzgâr hızının çıkış gücüne etkisinin kabul edilebilir ölçülerde kalmasını sağlamak PI, PID, GA-PID ve BA-PID kontrolör yöntemi kullanılmıştır. Çıkış gücünün sabit tutulması hedeflenmiştir. Matlab/Simulink programında simülasyon olarak rüzgâr türbini modellenmiştir. Bu çalışmada çıkış gücünü noktası (500 KW) GA-PID ve BA-PID kontrolörün uygulanmasıyla daha optimum seviyede kalması sağlanmıştır.
Improved torque and speed performances for DTC+ controlled asynchronous machine by fuzzy switching algorithm
Direct torque control is a vector method of control that is based on stator flux and torque. It was pioneered by Takashi in the mid-1980s. Direct selection of the inverter's output voltage vectors allows control of the asynchronous machine's main parameters, especially the stator flux and electromagnetic torque. These decisions are made in such a way that both quantities remain inside a hysteresis band. Our study is mainly concerned with the minimization of the ripple of the electromagnetic torque and stator flux with the use of the direct torque control method that will be applied to the three-phase induction machine. PID controllers and fuzzy logic will produce the best results in terms of reducing ripple at the related torque and speed control. The results will be shown by using Matlab/Simulink at the end of the article, and a discussion will be made by comparing those two regulator.
Performance of study for hybrid renewable energy in different climate
One of the most promising sources for meeting the rising demand for electricity is renewable energy resources. Using diesel generators and battery energy storage systems can raise the dependability and quality of the entire system. This research analyzes the viability of a stand-alone hybrid energy system consisting of PV panels with MPPT boost converters., Wind turbine, battery bank with bidirectional converter, and diesel generator in areas of unstable climate. To meet out power quality requirements for 100kW liner and non-liner loads connected through close loop inverter. Operating priority for different sources is assigned by controller depends on state of charged SOC for the battery bank. Total harmonics distortion THD was 1.2% with liner load and 3.2% with non-liner load, voltage amplitude was bigger than 0.95PU.
Design and control of three-phase power system with wind power using unifid power quality conditioner (UPQC)
The main focus of this thesis is on one of the new nowadays technologies for Power Quality (PQ) improvement. The Unified Power Quality Conditioner (UPQC) is one of the Custom Power devices (CP) and it mitigates both load current and supply voltage problems (voltage swells, sags, harmonics, etc.) simultaneously. Using CP getting more familiar with renewable energy high penetration on the electrical grid because of its intermitted nature, which causes power flection, also using power electronics devices and non-linear loads produces harmonics which affects the voltage and current waveform. In this thesis, UPQC will be used with a sensitive load that is connected to a grid (grid-wind turbine) power system. UPQC will operate under different disturbances such as phase-to-ground fault, non-linear load on the gird side, and non-linear load in parallel with the sensitive load. Using Pulse Width Modulation (PWM) and hysteresis as switching techniques. Simulation results using MATLAB/Simulink are used to compare the two pulsing generating techniques and show that electrical power is continuously fed to the load in all disturbances with Total Harmonic Distortion (THD) less than 5% for voltage and 4.5% for current.
Control technique for power quality improvement of isolated wind power generation system
Counting on renewable energy source as a clean and endless power sources has increased rapidly in the last two decades. Wind turbine generators are become good choice for most industries as a stable power source instead of the traditional power supply generators. Despite all benefits of wind energy turbine, there are some problems need to be solved such as the fan pitch and wind variable speed or the types of loads connected to the grid that get power supply from as reactive or active loads. Alternative Current (AC) to Direct Current (DC) converters is a good solution to convert the power got from the wind turbine generators to deliver it to the rest of the grid. In some cases, this is not enough, and this power must redeliver to the load. i.e., factories and industry companies as an AC power. Here comes the AC to DC to Alternative Current concept, which is combining the AC/DC part with DC/AC one. Total Harmonic Distortion (THD), it provides an indication of the degree of the waveform distortion that is brought about by the harmonic content of the voltage and current waveforms. This thesis focuses on this concept trying to design AC/DC/AC converter with a modulation technique which is Pulse Width Modulation (PWM) to solve the problems it may be faced with different working cases like changing in wind speed and other issues and try to rise the performance of the whole grid.