Çift beslemeli indüksiyon jeneratörlü rüzgâr türbinleri için HOA tabanlı PID denetleyici tasarımı ve performans analizi

Son yıllarda yenilenebilir enerji kaynaklarına enerji piyasasında talep artmıştır. Bu kaynaklar arasında rüzgâr enerjisi önemli bir paya sahiptir. Üstün özelliklerinden dolayı rüzgâr türbini endüstrisinde yaygın olarak Çift Beslemeli İndüksiyon Jeneratörleri (DFIG) kullanılmaktadır. Bu çalışma, DFIG sistemlerinde, oransal-integral-türev (PID) kontrolör parametrelerinin optimizasyonuna odaklanmaktadır. DFIG sistemlerinde kararlılığı, verimliliği ve dinamik uyarlanabilirliği korumanın kritik öneme sahip olduğu göz önüne alındığında, PID kontrol parametrelerinin uygun şekilde ayarlanması büyük bir önem teşkil etmektedir. Bu bağlamda, Tobler’in yürüme fonksiyonundan esinlenerek geliştirilen yürüyüş optimizasyon algoritması (HOA) tabanlı yeni bir optimizasyon yöntemi önerilmektedir. Bu yöntemle, PID kontrol parametrelerinin optimizasyonunu gerçekleştirmek için HOA’nın güçlü yönlerinden yararlanılmış ve sistem performansını artıracak bir yaklaşım geliştirilmiştir. Önerilen yöntem, temel kontrol zorluklarını ele almak amacıyla, sınırlama terimlerini içeren değiştirilmiş bir Zwe-Lee Gaing (ZLG) hedef fonksiyonunu entegre ederek tasarlanmıştır. Aşırı çekim, yerleşme süresi, kontrol çabası ve ani kontrol sinyali değişimleri gibi kritik kontrol problemleri göz önünde bulundurularak sistemin daha dengeli, verimli ve kararlı çalışmasını sağlamak hedeflenmiştir. Önerilen metodoloji, sistemin geçici durum ve kalıcı rejim performansı arasında sağlam bir denge kurmasını sağlayarak, dinamik çalışma koşulları altında daha güvenilir bir kontrol mekanizması sunmaktadır. HOA ile optimize edilen PID kontrolörü, denizyıldızı optimizasyon algoritması, gri kurt optimizasyonu, yusufçuk algoritması, akış yönü algoritması ve sinüs-kosinüs algoritması gibi beş farklı modern optimizasyon yöntemi ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca, önerilen yöntemin etkinliğini doğrulamak için istatistiksel performans analizi, yakınsama eğrileri, zaman tepkisi ölçümleri ve frekans tepkisi değerlendirmeleri gerçekleştirilmiştir. Denetleyicinin giriş sinyallerini takip etme yeteneği ve harici bozucu etkilere karşı direnç gösterebilme kapasitesi, dinamik çalışma koşulları altında detaylı şekilde incelenmiştir. Mevcut literatürle yapılan kapsamlı karşılaştırmalı analizler, HOA’nın etkinliğini vurgulamakta ve onu DFIG sistemleri ile diğer karmaşık endüstriyel uygulamalarda gelişmiş PID kontrolü için umut vadeden bir optimizasyon aracı haline getirmektedir. Özellikle sıfır aşma, hızlı yerleşme süresi, düşük hata oranı, gelişmiş kararlılık ve sağlamlık gibi kritik parametrelerde sağladığı üstünlükler, algoritmanın geniş bir mühendislik ve endüstriyel uygulama alanında güvenilir ve verimli bir çözüm sunduğunu kanıtlamaktadır.