Theses supervised by Prof. Dr. Sezai Taşkın
13 theses · Manisa Celal Bayar University
Akıllı üretim sistemlerinde kontrol ve otomasyon uygulamaları için esnek üretim sistemi deney seti geliştirilmesi
Üretim zincirinin her aşamasının dijitalleşmesi, makina-insan-altyapı etkileşiminin sağlanması sayesinde Akıllı Üretim Sistemleri'nin geliştirilmesi sanayide yeni bir yaklaşımı ve değişimi başlatmıştır. Teknolojide ortaya çıkan ilerlemeler insan yerine otomasyon tarafından yapılabilecek işleri artırdıkça, beceri uyumsuzluğunun daha çok artması söz konusu olmaktadır. Bu ortamda, teknolojiyi kullanarak katma değer üretebilen ve bu teknolojilerin gerektirdiği teknik becerilere sahip çözümler sunabilen çalışanlar daha avantajlı hale gelmektedir. Bu nedenle mesleki eğitimin niteliğini artırmaya yönelik çalışmaların odağında bireylerin yeni teknolojilere kolayca uyum sağlamalarını, işgücü piyasasında atıl kalmalarını engelleyecek şekilde öğrenmeyi öğrenmelerini sağlayan modeller geliştirmenin önemi her geçen gün daha da artmaktadır. Tez çalışması kapsamında, yukarıda sayılan gerekçeler doğrultusunda ve Modül Modern Eğitim Teknolojileri A.Ş. firması işbirliği ile bir Esnek Üretim Sistemi deney seti geliştirilmesi hedeflenmiştir. Deney seti ürün esnekliği ve istasyon sıralama esnekliği gibi yapılanma sunan bir fabrika otomasyon seti olarak planlanmıştır. Deney seti endüstriyel otomasyon ve haberleşme, veri işleme, hareket kontrol sistemleri, basınç, boyut vb. fiziksel değişkenlerin ölçülmesi ve analizi, kestirimci bakım, görselleştirme vb. birçok konuyu kapsayacak özelliklere sahip olarak geliştirilmiştir. TÜBİTAK tarafından 2016 yılında yayınlanan "Yeni Sanayi Devrimi: Akıllı Üretim Sistemleri Teknoloji Yol Haritası'nda en çok katma değer sağlayacağı değerlendirilen alanlara katkı olarak aşağıdaki hususlarda tez çalışması ile çıktılar elde edilmiştir: (i) Mesleki ve teknik eğitimde kullanılmak üzere güncel teknolojiler ile donatılmış esnek üretim sistemi deney seti geliştirilmiştir. (ii) Deney seti açık mimari ve modüler yapıda tasarlandığından hem fonksiyonellik hem de teknik bakımdan sürekli geliştirilmeye açık yapıda tasarlanmıştır.
IE2 sınıfı yüksek verimli sincap kafesli tek fazlı asenkron motor tasarımı ve performans testleri
Günümüzde tek fazlı asenkron motorlar endüstride ve evlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Düşük çıkış güçlerine rağmen tek fazlı asenkron motorların verimliliklerindeki iyileşme önemli ölçüde enerji tasarrufu sağlamaktadır. Geniş kullanım alanı sebebiyle tek fazlı asenkron motorlarda verimlilik daha da önemli hale gelmiş ve IEC standartlarına bu motorlarla ilgili regülasyonlar getirilmiştir. Halihazırda tek fazlı asenkron motorlar için enerji verimliliği zorunluluğu bulunmamaktır. Ancak, 1 Temmuz 2023 tarihinden itibaren tek fazlı asenkron motorlara IE2 verim sınıfını sağlama zorunluluğu getirilmiştir. Tez çalışmasında IE2 verim sınıfında 0,55 kW 4P tek fazlı asenkron motorun tasarımı, analizi ve performans testleri gerçekleştirilmiştir. Motor tasarımında Siemens Simcenter SPEED yazılımı kullanılmıştır. Tasarımı gerçekleştirilen tek fazlı asenkron motor Volt Elektrik Motorları A.Ş'de prototiplenmiş ve Ar-Ge Elektrik Laboratuvarı'nda test edilmiştir. Test sonuçları; 3,62 Nm tork, 1450 RPM devir, 707 W giriş gücü, 550 W çıkış gücü ve %77,8 verim olarak ölçülmüştür. IEC 60034 standartlarına göre motorun verim, kilitli rotor ve devrilme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Tez çalışması altı bölümden oluşmaktadır. İlk bölüm, konuyla ilgili yapılan çalışmaların yer aldığı literatür özetini içermektedir. İkinci bölüm, tek fazlı asenkron motorlar hakkında genel bilgileri sunmaktadır. Üçüncü bölümde, tasarım süreci ve bu süreçte kullanılan Siemens Speed programı, ilgili IEC standartları, test yöntemleri ve sistemleri ele alınmaktadır. Dördüncü bölümde, tek fazlı asenkron motorun tasarım aşamaları detaylı bir şekilde açıklanmaktadır. Beşinci bölümde, prototip üretimi ve son bölümde ise performans testleri ve analiz sonuçları sunulmaktadır.
Doğal afet sonrası canlı arama ve durum izleme için biyomimetik yaklaşımla modüler yılansı robot geliştirilmesi ve kontrolü
Doğal afetlerde ön tespit çalışmalarında teknolojik ekipman kullanımının oldukça sınırlı olması, insan iş gücüne olan ihtiyacın artmasına sebep olmaktadır. Bu durum afet yönetiminde insani duyguların da devreye girmesine yol açmaktadır. Bu durum bazı noktalarda çok yararlı bir özellik iken bazı durumlarda ise afet bölgesinde erişilebilir veya erişilemez noktalarda bulunan canlıların hayatlarını kaçınılmaz bir şekilde riske atabilmektedir. Riskli bölgelerde ön tespit çalışmalarında taşınabilir ve uzaktan kontrol edilebilir teknolojik ekipmanların yeterince kullanılamıyor olması arama-kurtarma ekiplerini de riske atabilmektedir. Diğer yandan afet bölgelerinde enkaz yığınlarının bazen öngörülemez ve asimetrik koşulları, arama-kurtarma ekiplerinin teknik kabiliyetlerini zorlaştırmakta ve bilinen teknolojik ekipmanların kullanımında da sınırlayıcı bir etki oluşturmaktadır. Tez çalışması kapsamında, afet bölgelerinde enkazda veya çökmek üzere olup enkazın ayakta kalan kısımlarındaki küçük boşluklardan ilerleyerek ön tespit çalışması yapabilecek, termal görüntüleme ve analiz yöntemlerini kullanarak afetzedenin konumunu ve mevcut durumunu kullanıcı arayüzü üzerinden arama-kurtarma ekibine iletecek bir biyonik yılan robot tasarımı geliştirilmesi hedeflenmiştir. Tasarımı gerçekleştirilen biyonik yılan robot, zorlu ortam koşulları göz önüne alınarak oluşturulmuş mekanik yapıya ve endüstriyel bilgisayar üzerinden kontrol edilen bir yazılıma sahiptir. Sekiz serbestlik dereceli olarak kinematik yapısı oluşturulan biyonik yılan robotun sürünme ve yanal hareket yapabilecek şekilde kontrol algoritması geliştirilmiştir. Bulanık mantık kontrol algoritmasında enkazın durumu; hasarsız, az hasarlı, orta hasarlı, şiddetli hasarlı, yıkılmış/çökmüş olarak etiketlenmiştir.
Değişken devirli kompresör kullanılan ev tipi derin dondurucular için kontrol algoritması geliştirilmesi
Ev tipi bir dondurucu, yiyecekleri içinde donmuş halde tutabilen ısı yalıtımına sahip elektrikle çalışan bir cihazdır. Bu cihazın ortalama sıcaklık hedef değeri -18°C olup iklim sınıfına göre farklı ortam sıcaklığı aralıklarında çalışabilmelidir. Bir miktar dondurulmuş gıdayı çıkarmak için kapısı açıldığında kaybedilen ısıyı geri kazanmalı veya donmamış yiyecekleri dondurabilmelidir. İklim sınıfı Tropikal(T) olarak beyan edilen derin dondurucular 43 °C ortam sıcaklığı ile 16 °C ortam sıcaklığı arasında sorunsuz çalışabilmelidir. Sub-tropikal olarak beyan edilen bir ürün için maksimum çalışma sıcaklığı 38 °C'dir. Sub-normal olarak beyan edilen bir ürün için ise en düşük çalışma sıcaklığı 10 °C'dir. Bir ürün birden fazla iklim sınıfında beyan edilebilir. Örneğin, SN-T olarak beyan edilen bir ürünün hem sub-normal hem de tropikal şartları sağlayacağı beyan edilmiş olur. Bu durumda bu ürünün 43 °C ve 10 °C sıcaklıktaki ortamda ve bunların arasındaki herhangi bir sıcaklıktaki ortamda sorunsuz çalışacağı ifade edilmiş olur. Bu tez çalışması, ev tipi derin dondurucular için değişken devirli kompresör kullanılması durumunda enerji verimliliği ve performans ihtiyacını beraber karşılayabilen bir kayan kip kontrol algoritması geliştirilmesi üzerinedir. Bu kapsamda değişken devirli kompresör kullanılan ev tipi bir derin dondurucunun matematiksel modeli elde edilmiş ve model üzerinde kompresör frekans değişimi incelenmiştir. Kayan kip kontrol algoritmasının soğutma performansı ve enerji verimliliğine etkisi deneysel testler yapılarak sabit devirli kompresör kullanılan ürünlerin test sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Test sonuçlarında enerji verimliliğinde modele göre %12-24 arası, dondurma kapasitesinde ise %26-67 arası iyileştirme sağlandığı görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Derin dondurucu, değişken devirli kompresör, denetleyici algoritması, enerji verimliliği, soğutma sistemi, kayan kip, benzetim
Dinamik yük koşulları altında elektrıkli forkliftlerde lityum-iyon bataryaların şarj durum tahmini ve performans analizi
Bu çalışma, elektrikli forklift uygulamalarında kullanılan Li-ion bataryaların şarj durumu (SOC) tahmini için farklı yöntemlerin karşılaştırmalı analizini sunmaktadır. Geleneksel kurşun-asit bataryalardan farklı olarak Li-ion teknolojisinin çok daha hızlı şarj, bakım gerektirmeme ve uzun döngü ömrü gibi avantajları bulunmaktadır. Bu nedenle, bu bataryaların etkin kullanımı ve güvenli çalışması için Batarya Yönetim Sistemleri (BYS) hayati öneme sahiptir. Bu tezde, farklı SOC tahmin yöntemleri (OCV, Coulomb Counting, EKF, UKF, AEKF) hem saha testleri hem de MATLAB/Simulink ortamında gerçekleştirilen simülasyonlar aracılığıyla analiz edilmiştir. Gerçekleştirilen testlerde VDI 2198 standardı baz alınarak özelleştirilmiş bir parkur kullanılmış ve 51.2V 554Ah LFP batarya ile çalışan bir forklift kullanılmıştır. Test sırasında akım, gerilim, sıcaklık ve SOC gibi parametreler anbean izlenmiş ve istatistiksel hata metrikleri (MAE, RMSE, MAPE) kullanılarak yöntemlerin başarısı değerlendirilmiştir. Sonuçlar, model tabanlı ve hibrit yöntemlerin geleneksel yöntemlere göre daha başarılı olduğunu göstermiştir. Bu çalışma, elektrikli forkliftlerde Li-ion teknolojisine geçiş sürecinde doğru SOC tahmini için karar vericilere teknik altyapı sunmaktadır. Anahtar Kelimeler: Forklift, şarj durumu, SOC tahmini, Li-ion batarya, BYS, Kalman filtresi
Soğutucularda kullanılan kompresör motorlarında enerji tüketimini iyileştirmek için frekans kontrollü sistem tasarımı
Bu tezin amacı soğutucu sistemlerdeki tek fazlı asenkron motorlu kompresörlerinin değişken devirli olarak kontrol edilmesi durumunda sistemin enerji performansını incelemektir. Evsel elektrik tüketimi sıralamasında soğutucular en üst sıradadır. Bu çalışmada, tek fazlı asenkron motorların yapıları ve hızlarının ne şekilde ve hangi yöntemlerle değiştirilebileceği, motorda frekans ile hız kontrolü metotları, invertör yapıları ve modülasyon yöntemleri incelenmiştir. Sonrasında ev tipi bir buzdolabı kompresörü ve buna uygun sürücü sistemi belirlenmiştir. Seçilen kompresörün katalog değerlerinden yola çıkılarak ön tanımlı motor modeli yardımıyla bir kompresör modeli oluşturulmuştur. Oluşturulan modelin benzetiminin gerçek kompresör ile uyumlu olduğu doğrulanmıştır. Sürücü sisteminde, kontrol yöntemi olarak skaler kontrol yöntemi (V/f hız kontrolü), invertör topolojisi olarak tek fazlı tam köprü invertör, modülasyon yöntemi olarak unipolar sinüsoidal darbe genişlik modülasyonu kullanılmıştır. Oluşturulan benzetimde harmonik bozulma değerleri ve enerji tüketimleri ölçülmüştür. Ölçülen tüketim değerleri, piyasada mevcut olan konvansiyonel ve değişken devirli soğutma sistemlerinin enerji tüketim değerleri ile karşılaştırılmıştır.
Endüstri 4.0 uyumlu ble teknolojisi ile endüstriyel işletmelerde ıot tabanlı personel haritalandırma, takip ve yetkilendirme sistemi geliştirilmesi
Genellikle endüstriyel tesislerde personelin işe giriş çıkış zamanlarının kayıt altına alınması ve bu verilere göre personelin işe devam durumu, fazla mesaisi, vardiya durumu ve maaş hesaplanması gibi raporlama işlemleri için Personel Devam Kontrol Sistemleri kullanılır. Bu sistemin veri giriş cihazları ve personel devam kontrol programı olmak üzere iki ana bileşeni bulunmaktadır. Fakat bu mevcut sistemlerde çalışan personelin tesis içindeki konumu ve iş başında geçirdiği zamanlar otomatik olarak bilinemektedir. Bu tez çalışması, tesis içerisinde çalışan personelin belirli alanlarda geçirdiği sürelerin otonom olarak takip edilmesi ile iç mekânda personel haritalandırma, takip ve yetkilendirme sistemi geliştirilmesi üzerinedir. Bu amaçla; BLE modülü olarak HM-11, algılayıcı anten olarak ise Raspberry Pi 3 B+'ta yer alan BLE 4.0 modülü kullanılmıştır. Raspberry Pi B+ dâhili kablosuz ağ bağdaştırıcısı aracılığıyla ağa bağlanılmıştır. Veriler, ASP Classic dilinde yazılan web servislerinin yardımıyla MSSQL Server'a gönderilmiştir. Arayüz programı, Visual Studio 2017 Geliştirme ortamında C# dilinde yazılmıştır. Veritabanında oluşturulan canlı haritalandırma, SQL yardımıyla personelleri anlık olarak harita üzerinde konumlama yapabilmektedir. Web servisleri yardımıyla raporlar mobil veya kişisel bilgisayarlardan ulaşılabilir bir şekildedir. Bu çalışmada geliştirilen sistem ile elde edilen raporlar kullanılarak hangi personelin hangi alanda ne kadar süre geçirdiği raporlanarak hızlı bir şekilde takip edilebilmektedir. Geliştirilen yöntem ile tesis içinde çalışan personellerin işbaşındaki çalışma performanlarının daha etkili ve doğru bir biçimde hesaplanabileceği gösterilmiştir.
Otomotiv sektöründe kullanılan bataryalara yönelik otomatik test, analiz ve raporlama sistemi geliştirilmesi
2021 yılından itibaren CO2 emisyonunun azaltılmasına yönelik yasal zorunluluklar bulunmaktadır. Otomotiv ana ve yan sanayi üreticileri, pazardaki sürekliğini sağlamak ve diğer firmalarla olan rekabetine devam edebilmek için değişim sürecine uyum sağlamak zorundadır. Sürecin otomotiv sektörüne yansıması, otomotiv akülerindeki elektriksel performans artış talebi olarak görülmektedir. Bu tez çalışması ile otomotiv sektöründe kullanılan akülere yönelik otomatik test, analiz ve raporlama sistemi geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu sistem ile akülere uygulanan tüm elektriksel testler, veri toplama cihazları vasıtasıyla gerçekleştirilmiş, geliştirilen algoritmalar ile otomatik olarak analizler yapılabilmiş ve tüm değişkenler görsel kullanıcı ara yüzünden takip edilerek bilgisayar ortamında kayıt altına alınmıştır. Bu işlemler için LabVIEW™ tabanlı bir kullanıcı arayüzü geliştirilmiştir. Farklı kapasitedeki akülere ait test sonuçları analiz edilerek her test için ilgili standart çerçevesinde otomatik bir değerlendirme raporu elde edilmiştir. Böylece söz konusu veri toplama ve test analiz sistemi ile test sonuçlarının raporlanması ve çok uzun zaman gerektiren test sonuçlarının önceden tahmin edilmesi sağlanmıştır. Bu tez çalışmasının öncelikli amacı, akü performans laboratuvarlarında akülere uygulanan şarj, deşarj, kapasite gibi testlerin sonuçlarının analizlerinde karşılaşılan veri karmaşasının önüne geçmektir. Elde edilen test sonuçları tek bir rapor üzerinde özet tablolar ile gösterilerek test sorumlusuna inceleme kolaylığı ve zaman tasarrufu sağlayacaktır. Akülerin elektriksel testleri TS EN-50342-1:2016 standardına uygun olarak gerçekleştirilmiştir. Akü elektriksel testlerine yönelik geliştirilen bu sistem, akü sektöründe elektriksel testlerin analizi ve yorumlanmasına farklı bir bakış açısı, zaman tasarrufu ve teknolojik gelişim sağlayacaktır.
OG ve YG kademelerinde güç kalitesi parametrelerinin analizi: Manisa OSB örneği
Kaliteli bir elektrik enerjisi temini için enerjinin kesintisiz, gerilim ve frekansın sabit, güç faktörünün 1'e yakın, faz gerilimlerinin dengeli olması, gerilim ve akımdaki harmonik seviyelerinin ise IEEE 519 standardında tanımlanan sınırlar içinde kalması gibi bir takım ölçütlerin göz önüne alınması gerekir. Doğrusal olmayan yükler, güç sistemlerine temel frekansın dışında diğer frekansları barındıran harmonik akım ve gerilimleri enjekte ederek kalitesiz enerjinin varlığına sebep olurlar. Güç elektroniği elemanı içeren cihaz ve sistemlerin gün geçtikçe çoğalması sonucu güç sistemlerinde akım ve gerilim karakteristiği doğrusal olmayan yüklerde de artış görülmektedir. Güç kalitesi parametrelerinden olan harmonikler elektrik enerji sistemlerinde ek enerji kayıplarına, ısınmalara, yalıtım hatalarına ve bazı cihazlarda ise ömür kısalmasına neden olabilmektedir. Bu nedenle, güç kalitesi tanımında yer alan parametrelerin standartta belirtilen sınırlar içinde tutulması önem arz etmektedir. Bu tez çalışmasında, Manisa OSB Müdürlüğü bünyesinde yer alan enerji izleme biriminin sorumluluk sahasında yer alan farklı yük karakteristiğine sahip fabrikalardan düzenli olarak topladığı elektriksel veriler kullanılarak güç kalitesi parametrelerine dayalı bir analiz gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda, veri toplama için Janitza UMG 511 güç kalitesi analizörü kullanılmıştır. 2017 yılına ait OG ve YG tarafından toplanan verilerin analizi yapılarak sonuçlar değerlendirilmiştir.
Akıllı şebeke ve şehirlerde su pompa istasyonları için enerjinin verimli yönetimi: İZSU örneği
Akıllı çevre sistemleri, yenilikçi ve sürdürülebilir yöntemleri kullanarak kaynakların etkin ve akıllıca tüketildiği, doğaya saygılı, çevre sorunlarının enaza indirgendiği, kendi kendine yetebilen sürdürebilir yaşam alanları oluşturmayı hedeflemektedir. Dünyanın gelişmiş ülkelerinin, enerji politikalarında gözettikleri en önemli unsurlardan birisi de enerji verimliliğini arttırmak, enerji yoğunluğunu azaltmak ve enerji tasarrufuna özen göstermektir. Çağdaş enerji politikalarında hedef, yalnızca kişi başına kullanılan enerji ya da elektrik tüketim miktarını arttırmak değil, enerjiyi en verimli biçimde kullanabilecek sistemleri geliştirerek, en az enerji harcaması ile en fazla enerjiyi üretebilecek, iletecek ve tüketecek yapıyı kurabilmektir. Türkiye'de tüketilen elektrik enerjisinin %47,12'si sanayide kullanılmaktadır. Bu oranın %67'si elektrik motorlarında tüketilmektedir. Pompalar gibi akış üreten cihazlar genellikle hız ayarı olmadan kullanılmaktadırlar. Bunun yerine akış, geleneksel metotlarla valf vb. ekipmanlar yardımı ile kontrol altına alınmaktadır. Akış değişkeni motor hızıyla kontrol edilmediğinde, motor sürekli tam hızda çalışır. Pompaların hizmet verdikleri sistemlerin azami debiye nadiren ihtiyaç duymaları yüzünden, hız ayarsız bir sistem çoğu zaman önemli miktarda enerjiyi boşa kullanmaktadır. Frekans Konvertörü ile motor hızının ayarlanması sisteme göre değişmekle beraber %70'e varan bir enerji tasarruf imkânı sunmaktadır. Bu tez çalışmasında, İzmir Büyükşehir Belediyesi İZSU Genel Müdürlüğü bünyesinde yer alan Göksu ve Yahşelli pompa istasyonlarının enerji verimliliğinin sağlanmasına yönelik analiz gerçekleştirilmiştir. Mevcut durum ve önerilen enerji verimli sistem için bir öngörü oluşturulmuş ve çalışmanın sonuçları akıllı şebekelerde enerjinin yönetimi konusu ile ilişkilendirilmiştir.
Akıllı şebekeler ve akıllı bina uygulamaları için wi-fi tabanlı yeni nesil elektrik sayacı tasarımı
Akıllı sayaçlar; enerjinin yüksek doğrulukla ölçülmesi, uzaktan okuma, kontrol etme (açma-kesme), faturalandırma ve kayıp kaçak kullanım oranlarının azaltılması gibi özellikleri sayesinde akıllı şebekelerin önemli bir bileşenidir. Akıllı sayaç sistemlerinde gelişmiş haberleşme altyapısı ile birlikte çift yönlü veri akışı sağlanmaktadır. Bu tez çalışması ile Wi-Fi haberleşme sistemleri ile uzaktan yönetilebilen bir akıllı elektrik sayacı geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu sayede büyük alışveriş merkezleri, iş merkezleri, toplu konut siteleri ve villa kentler gibi ortak Wi-Fi ağının bulunduğu ortamlardaki sayaçların uzaktan okunabilmesi için ilave bir altyapıya ve yatırıma ihtiyaç duyulmayan bir çözüm geliştirilmiştir. Ayrıca bu tez kapsamında geliştirilen Wi-Fi tabanlı akıllı enerji ölçüm modülü sayesinde elektrikli ev aletlerinin tüketimlerinin ölçülmesi ve uzaktan yönetilmesi sağlanmıştır. Wi-Fi teknolojisinin yaşam alanlarımızda giderek yaygınlaştığı bu dönemde, bu tez kapsamında geliştirilen akıllı elektrik sayacı ve Wi-Fi haberleşmesi özelliğine sahip ölçüm modülleri sayesinde kullanıcıların tüketim bilgilerini takip edebildikleri bir mobil uygulama tasarımı da gerçekleştirilmiştir. Bu tez çalışmasının öncelikli amacı, akıllı şebeke yapısına ve akıllı bina uygulamalarına uygun olarak akıllı sayaçlara Wi-Fi haberleşmesi özelliğinin kazandırılmasıdır. Bunun yanı sıra, geliştirilen mobil uygulama tüketicilerin akıllı sayaçlar ile etkileşimlerinin artırılması ve akıllı ev aletlerinin uzaktan yönetilebilmesi gibi konularda çok yönlü fayda sağlayacaktır. Anahtar Kelimeler: Wi-Fi tabanlı akıllı sayaç, Akıllı şebeke ve şehir uygulamaları, Enerji ölçüm modülü, Enerji izleme ve kontrol, Mobil uygulama.
Bir akıllı şebeke sisteminin modellenmesi, simülasyonu ve deneysel olarak doğrulanması
Geçtiğimiz 15 yılda bilgi ve iletişim teknolojilerindeki hızlı gelişmelerin katkısıyla bir sistemi uzaktan izleme, yönetme, büyük veriyi işleyerek optimize etme, çeşitli hesaplamalı yöntemlerle sistem üzerindeki insan faktörünü en aza indirme ve bunlara benzer daha fazla işlemleri yapmak mümkün hale gelmiştir. Bu bağlamda, geleneksel elektrik şebekesi, yeniden yapılandırılarak bilgi ve iletişim teknoljilerinin güvenlik boyutu da ihmal edilmeden, yoğun olarak uygulandığı akıllı şebeke olarak ifade edilen yeni bir şebeke modeline dönüştürülmektedir. Bu yeni sistemle şebekenin uzaktan izlenebilmesi, müdahale edilmesi, onarılması, talep tarafı yönetiminin gerçekleştirilmesi, çift yönlü veri ve güç akışının sağlanması, enerjinin depolanması, elektrikli araçların şebekeye bağlanması, yenilenebilir enerji kaynaklarının ve mikroşebekelerin etkin olarak kullanılması mümkün hale gelmektedir. Bu tezde, 2018 yılında kurulan Manisa Celal Bayar Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Bölümü Akıllı Şebekeler Laboratuvarı'nda bulunan De Lorenzo firmasına ait Akıllı Şebeke deney setinin MATLAB/Simulink ortamında modellenmesi, simulasyonu ve deneysel olarak doğrulanması gerçekleştirilmiştir. Deney setinde birer adet hidroelektrik, rüzgâr, termik ve güneş enerjisi santrallerini temsil eden birimler bulunmaktadır. Hidroelektrik santral 0,8 kVA nominal güce sahip senkron jeneratör ile, rüzgâr enerjisi santrali bir adet 1,5 kW güce sahip sincap kafesli asenkron jeneratör ile, termik santral 3 fazlı güç kaynağı ile, güneş enerji santrali ise 90 Wp güç değerine sahip bir adet fotovoltaik panel ile temsil edilmektedir. Sistemde ayrıca her faz için 7 kademeli omik, kapasitif ve endüktif yükler bulunmaktadır. SCADA ekranında şebekeye ait veriler gözlemlenmekte, sisteme hem bu ekran üzerinden hem de el ile müdahale edilebilmektedir. Bu çalışmada laboratuvar ölçeğindeki bir akıllı şebeke sistemine ait bütün bileşenler MATLAB/Simulink ortamında modellenmiş, deneylerle bu modeller doğrulanmış ve sistemin benzetimi sanal ortamda da gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, MATLAB'da bir arayüz tasarlanmıştır. Jeneratör ve yüklerdeki değişimlere göre sistem verileri bu arayüzde gösterilmektedir. Böylece hem lisans hem de lisansüstü düzeyde akıllı şebekeler alanındaki eğitim ve araştırmalarda kullanılmak üzere çok bileşenli bir sistemin gerçek modeli ortaya konulmuştur. Böylece, test ortamından bağımsız çalışma imkanı sağlanmıştır.
Enerji depolama tesisi içeren akıllı şebeke sisteminde puant yük dengelemesi için durum izleme ve kontrol algoritması geliştirilmesi
Ülkemizde ve dünyada yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi giderek artmaktadır. Özellikle rüzgar-güneş gibi mikro şebekelerin sayısının her geçen gün artması ve enterkonnekte sisteme dahil edilmesi yeni şebeke kontrol yöntemlerinin üzerinde çalışılmasını gerektirmektedir. Bununla birlikte sürekli artan güç talebini karşılamak için enerji verimliliği yöntemlerini artırmanın yanı sıra enerjinin sürekliliğini sağlamak amacıyla da güç sistemine yeni enerji kaynaklarının dahil edilmesi kaçınılmazdır. Bu kapsamda akıllı şebekelerde son kullanıcı tarafında daha fazla dağıtılmış üretim ve ayrıca enerji depolamaya da olanak tanıyan mikro şebekelerin kurulması önem arz etmektedir. Sayıları her geçen gün artan ve daha da hızla artacak olan elektrikli araçlar gibi mobil ve değişken yüklerin şebeke üzerinde oluşturabileceği dengesizlikler konusu için de çözüm arayışları devam etmektedir. Bu kapsamda, hem enerjinin sürekliliğini hem de puant yük dengelemesi bakımından dağıtım sistem operatörü için güç sisteminde işletim esnekliğini sağlayabilmek amacıyla güneş enerji santralleri ile birlikte enerji depolama teknolojileri ön plana çıkan konular arasında yer almaktadır. Bu tez çalışmasında, enerji depolama tesisi olarak batarya paketi içeren bir akıllı şebeke sisteminde; işletim esnekliği ve puant yük dengesinin sağlanması amacıyla durum izleme ve kontrol algoritması geliştirilmesi üzerine çalışılmıştır. Bu amaçla deneysel çalışmalar için Manisa Celal Bayar Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü'nde yer alan De Lorenzo firmasına ait akıllı şebeke sistemi kullanılmıştır. Bu akıllı şebeke sistemine göre boyutlandırılmış bir batarya paketi enerji depolama birimi olarak güç sistemine entegre edilmiştir. Güneş enerjisi üretim birimi ve batarya paketi için durum izleme ve kontrol yazılımı LabVIEW™ programında gerçekleştirilmiştir. Batarya paketinin sisteme entegrasyon koşullarını sağlayan bir algoritma geliştirilmiştir. Geliştirilen kontrol algoritmasının testleri için Manisa iline ait 2020 yılı puant yük verileri örnek olarak alınmıştır. Ayrıca, oluşturulan senaryo gereği dağıtım sistem operatörüne işletme esnekliği imkanı verecek çeşitli talep cevabı programları dikkate alınmıştır.