Rüzgâr türbinleri için anahtarlamalı relüktans generatörlerin maksimum güç kontrolü ve optimizasyonu

Son yıllarda fosil yakıtların tükenmeye başlamasıyla yenilenebilir enerji kaynakları önem kazanmıştır. Bunların arasında Rüzgâr Enerji Santralleri (RES), enerji üretimi bakımından önemli bir paya sahiptir. Bu santrallerden maksimum verimi elde etmek için son zamanlarda çalışmalar farklı generatör tipleri üzerine yoğunlaşmıştır. Geleneksel generatörlerin aksine, rotorlarında sargı olmamasından dolayı bakır kayıplarının daha düşük olması, basit ve sağlam yapıları, esnek kontrol, üstün performans kabiliyeti ve geniş bir hız aralığında çalışabilmeleri gibi önemli avantajları, Anahtarlamalı Relüktans Generatör (ARG)'lerin değişken hızlı rüzgâr türbinlerinde kullanımını arttırmıştır. Ancak ARG'ler anahtarlama mantığı ile çalıştıkları için moment üretimleri dalgalıdır ve makinanın generatör olarak çalışabilmesi için rotor konumuna göre fazların optimum iletim/kesim açılarının belirlenmesi gerekmektedir. Geleneksel generatörlerin pek çok dezavantajını ortadan kaldıran ARG'ler için doğru optimizasyon tekniklerinin belirlenmesi, RES'lerdeki kullanımlarının yaygınlaşmasına katkı sağlayacaktır. Bu tez çalışmasında generatör olarak 4 fazlı 8/6 kutuplu ARG kullanılan bir rüzgâr enerjisi dönüşüm sisteminin Matlab/Simulink ortamında modellemesi yapılarak, Maksimum Güç Noktası Takibi (MPPT) ve sistemin optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. MPPT için kanat uç hız oranı metodunu kullanarak hesaplama yapan denetleyici bloğu ile generatör hızına göre optimum iletim/kesim açılarını belirleyen bir sistem tasarlanarak optimizasyon gerçekleştirilmiştir. Ayrıca sistem çıkışındaki DA bara gerilimi, kıyıcı kontrollü bir boşaltma yükü yardımı ile istenilen değerde sabit tutularak gerilim kontrolü sağlanmıştır. Değişken rüzgâr hız koşulları için optimizasyonlu modelden elde edilen anahtar sistem değişkenlerinin zamana göre değişim grafikleri, herhangi bir optimizasyon uygulanmayan modelden elde edilen veriler ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen simülasyon sonuçlarından ARG'lerin tasarlanacak olan uygun bir optimizasyon tekniği ile daha kararlı ve stabil çalıştığı ve sistemden elde edilen gücün maksimum çıkış gücünü takip ettiği gözlenmiştir.