Çift beslemeli asenkron generatör tabanlı değişken hızlı rüzgâr türbinlerinin kontrolü, tasarımı ve analizi

Son yıllarda dünya üzerinde yaşanan enerji krizi, enerji fiyatlarında meydana gelen artış, giderek artan enerji talebi ve bu talebi karşılayacak yenilenemeyen enerji kaynaklarındaki azalıştan dolayı alternatif enerji kaynaklarının araştırılması ve geliştirilmesi zorunlu hale gelmiştir. Dünyanın artan enerji ihtiyacının temiz, ekonomik ve güvenli bir şekilde karşılanmasında yenilenebilir enerji kaynaklarının önemi artmıştır. Bu kaynaklardan biride, elektrik üretiminde en yüksek büyüme oranına sahip olan rüzgâr enerjisidir. Rüzgâr tarafından üretilen kinetik enerjinin elektrik enerjisine dönüştürülebilmesi için rüzgâr türbinleri kullanılmaktadır. Rüzgâr türbinleri sabit hızlı ve değişken hızlı olmak üzere iki farklı şeklinde kullanılmaktadır. Rüzgâr tarafından üretilen kinetik enerji genellikle değişkendir. Bu değişimi daha verimli bir şekilde kullanmak ve türbin verimini arttırmak için günümüzde çoğunlukla değişken hızlı rüzgâr türbinlerinin üretimi tercih edilmektedir. Değişken hızlı rüzgâr türbin sistemlerinde genellikle doğrudan sürülen senkron generatörler ve çift beslemeli asenkron generatörler tercih edilmektedir. Çift beslemeli asenkron generatörler (ÇBAG)'lerde aktif ve reaktif güç ayrı ayrı kontrol edilebilmektedir. Güç elektroniği dönüştürücü gücünün sistem gücünden küçük olması nedeniyle maliyetleri azdır. Bozucu etkilere karşı dayanıklı ve kararlıdırlar. Bu gibi avantajlarından dolayı son yıllarda kullanımı artmıştır. Ancak karmaşık modele ve çok sayıda parametreye sahip olmalarından dolayı kontrol edilmeleri oldukça zordur. Bu tez çalışmasında çift beslemeli asenkron generatör tabanlı değişken hızlı rüzgâr türbinlerinin yapısı ve kontrolü incelenmiştir. Çift beslemeli asenkron generatör tabanlı değişken hızlı rüzgâr türbin sisteminin kontrolü için vektör kontrol algoritması uygulanmıştır. ÇBAG'ler çift taraflı enerji akışı sağlayabilmesinden dolayı, arka arkaya bağlı iki adet çift yönlü güç elektroniği dönüştürücüsünden oluşur. Rotor tarafına bağlanan dönüştürücü devresi ile değişken hız kontrolü amaçlanmıştır. Tüm sistemin parametreleri belirlenip matematiksel modeli oluşturulmuştur. Değişken hızlı rüzgâr türbinlerinde kullanıma yönelik, dayanıklı ve uygulanabilir yüksek performanslı, çift beslemeli bir asenkron generatör kontrol sistemi oluşturulmuştur. Ayrıca ÇBAG'nin kontrolü için sürücü devre kartı tasarlanmıştır. ÇBAG'nin kontrol algoritmasını tasarlamak için MATLAB/Simulink paket programı kullanılmıştır. Sürücü devre kartının tasarlanmasında AUTODESK/Eagle bilgisayar paket programı kullanılmıştır. Tasarlanan sistem kontrolü ve sürücü devre kartının değişken hızlı rüzgâr türbin sistemlerine uygulanabilirliği başarılı bir şekilde kanıtlanmıştır.