Rüzgar enerji sistemlerinde maksimum güç noktası takibi için kayan kipli denetleyici tasarımı

Abstract

Bu çalışmada sabit mıknatıslı senkron generatör tabanlı otonom bir rüzgar enerji sistemi kullanılarak sistem üzerinde maksimum güç noktasının takibi çalışması yapılmıştır. Maksimum güç noktası takibi çalışmaları rüzgar enerji sistemlerinde verimlilik çalışmaları olup sistemin maksimum güçte çalışması için gerekli olan referans değerin üretildiği maksimum güç noktası takibi algoritması ve bu algoritmadan elde edilen referans değere sistemi getirecek olan denetleyici tasarımından oluşmaktadır. Bu çalışmada kullanılan maksimum güç noktasının takibi yöntemlerinin verimini artırmak için rüzgar enerji sistemlerinde henüz kullanılmamış olan kayma kip yöntemi tabanlı farklı denetleyici tasarımları yapılarak kullanılan maksimum güç algoritmasına entegre edilmiştir. Kullanılan MGNT yöntemi ile tasarlanan denetleyicilerin performanslarını değerlendirmek amacıyla doğrudan bağlantılı sabit mıknatıslı senkron generatör, kontrolsüz doğrultucu, dc-dc yükseltici tip dönüştürücü ve yük birimlerinden oluşan rüzgar enerji sistemi modeli kullanılmıştır. Kullanılan maksimum güç noktasının takibi algoritmaları ve denetleyici tasarımları, hem benzetim programı kullanılarak oluşturulan rüzgar enerji sistemi modeline hem de deneysel ortamda kurulan deney düzeneğine uygulanılarak çeşitli çalışmalar yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar ile sistemin maksimum güç noktasına daha hızlı ve daha az sürekli hal hatası ile yakınsaması sağlanmış ve böylece rüzgar enerji sisteminin verimi arttırılmıştır.

In this work, the maximum power point tracking (MPPT) on an autonomous wind energy system with a permanent magnet synchronous generator was studied. The MPPT studies are deal with the efficiency problems in wind energy systems and mainly consist of two parts. One of these parts is a maximum power point tracking algorithm, where the reference value required for the system to operate at maximum power, is generated. Another one is a controller design that will force the system to follow the generated reference value. In this study, different controller designs based on the sliding mode control methods were integrated into the used MPPT methods for enhancing the efficiency of the MPPT methods. Some of these controller designs offered in this work have not been used before for the wind energy conversion systems. In order to evaluate the performance of the MPPT methods with the designed controllers, a wind energy system model, which consist of direct connected permanent magnet synchronous generator, uncontrolled rectifier, dc-dc amplifier type converter and load units, was used. The suggested controller designs have been applied to both the wind energy system model that is created using the simulation program and the experimental system installed in the experimental environment. The obtained results demonstrated that the efficiency of the wind energy system was increased in terms of the fast convergence to the maximum power point and minimum steady state error.