Rüzgar enerjisi dönüşüm sistemlerinin MPPT kontrolü ile enerji verimliliğinin iyileştirilmesi

Enerji talebinin her geçen gün artmasına ve geleneksel enerji kaynaklarına ilişkin açığa çıkan sorunlara yenilenebilir enerji kaynakları temelli güç üretim sistemleri bir çözüm olabilmektedir. Bu kaynaklar arasında ciddi bir potansiyele sahip olan rüzgar enerjisinin kullanımı ise, son yıllardaki gelişen teknoloji sayesinde, dünya çapında hızlı bir büyüme göstermekte ve popülerlik kazanmaktadır. Belirli dönüşüm aşamaları üzerinden enerjinin elde edildiği Rüzgar Enerjisi Dönüşüm Sistemleri (REDS)'nden maksimum gücün daha etkin yakalanabilmesi ve bu sayede de enerji verimliliğinin iyileştirilmesi, en çok önem verilen araştırma konularından biri olmaktadır. Bu noktada literatürde ve endüstriyel uygulamalarda geleneksel yöntemler kullanılabilmiş olsa da, daha etkin ve yenilikçi kontrol stratejileri ve algoritmalara gereksinimler de bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında, kontrolsüz doğrultucu ve yükseltici tip DC-DC dönüştürücü içeren güç dönüştürme topolojili kalıcı mıknatıslı senkron generatör temelli REDS'lerden hem maksimum mekanik gücün hem de maksimum elektriksel gücün yakalanması konusu detaylıca ele alınmıştır. Sistemin maksimum güçte çalışması için optimum çalışma noktasının belirlenmesinde çeşitli Maksimum Güç Noktası İzleme (MPPT) algoritmaları kullanılmış ve ayrıca bu noktaya sistemi getirmek amacıyla önceden bu bakış açısıyla uyarlanmamış olan çeşitli kayan kipli kontrolörler de tasarlanmıştır. Bunlara ek olarak, güncel optimizasyon tekniklerinin MPPT metotlarına entegre edilmesi üzerine de çalışılmıştır. Kaotik temelli parçacık sürü optimizasyonunun iki türevinin ayrı ayrı optimum ilişki temelli yöntemle birleştirildiği ve kayan kip tabanlı kontrolörün benimsendiği iki adet hibrit tümleşik maksimum güç yakalama çerçevesi de türetilebilmiştir. Oluşturulan farklı rüzgar hızı değişim profilleri altında tüm testler simülasyon ortamında doğrulanmış olup, kontrolörler için kararlılık analizleri de detaylı olarak sunulmuştur. Tüm bu çalışmalar neticesinde, maksimum güç noktasının daha doğru ve kesin olarak tespitinin yanı sıra daha az sürekli hal hatası ve gerilim dalgalılığına ulaşılması sayesinde daha üstün bir izleme performansıyla MPPT sistem verimliliğine katkı sağlandığı görülmüştür.