1.5 MW güç kapasiteli seyrek matrix dönüştürücü tabanlı rüzgar enerjisi dönüşüm sisteminin modellemesi ve denetimi

Seyrek matris dönüştürücü (SMD), indüktör veya kapasitör gibi herhangi bir depolama elemanı olmayan bir matris dönüştürücü topolojisidir. SMD topolojisinde doğrultucu ve evirici aşamaları arasında hayali bir DC bağ bulunur. Giriş, bir dizi çift yönlü güç yarı iletken anahtarı aracılığıyla doğrudan çıkışa bağlanır. Böyle bir düzenleme sayesinde, dönüştürücü boyutu küçülmekte ve güvenilirlik artmaktadır. Bu avantajlardan dolayı SMD, AC sürücüler, havacılık endüstrisi, elektrikli gemiler gibi birçok uygulamada ve rüzgar enerjisi uygulamalarında kullanılmaktadır. Bu tezde, üç fazlı bir SMD, şebekeye bağlı kalıcı mıknatıslı senkron jeneratör tabanlı rüzgar enerjisi dönüşüm sistemine (REDS) uyarlanmıştır. IGBT, sinüzoidal darbe genişlik modülasyonu tekniği ile kontrol edilen doğrultucu ve evirici aşamalarında güç yarı iletken elemanı olarak seçilmiştir. Anahtarlama frekansı 20-50 kHz aralığında değiştirilebilir. Güç aşamasının yanı sıra kontrol alt sistemi de dahil olmak üzere genel sistem modellenmiş ve çeşitli çalışma koşulları altında test edilmiştir. Anahtarlama harmoniklerini zayıflatmak için SMD'nin çıkışına bir LCL filtresi yerleştirilmiştir. Ayrıca, REDS'nin aktif ve reaktif gücünü kontrol etmek için bir bulanık kesirli sıralı PID (FFOPID) denetleyici tasarlanmıştır. Bu sayede, sabit kazançlı klasik bir PID kontrolörün dinamik yanıtı, kesirli mertebeden hesap ve bulanık mantık teorisinin göze çarpan özellikleri birleştirilerek iyileştirilmiştir. Benzetim sonuçları, tasarlanan FFOPID denetleyicisinin, çıkışta SMD'nin d ve q ekseni akım referanslarını izlemede klasik PID denetleyiciden üstün olduğunu göstermektedir. FFOPID denetleyicisi, referans sinyallerine birim adımdeğişiklikleriuygulandığındadahaiyigeçiciperformansgöstermektedir.