Geniş Hız Yelpazesinde Çalışan, Doğrudan Tahrikli, Pozisyon Sensörsüz Küçük Güçlü bir Sürekli Mıknatıslı Senkron Generatör Sisteminin Kontrolü ve Gerçeklenmesi

Abstract

Bu projedeki temel amacımız, kırsal kesim ve enerji naklinin zor olduğu bölgelerde, enerji üretiminin yenilenebilir ve taşınabilir yollarla sağlanmasıdır. Özellikle ölümcül sonuçlara yol açmış olan doğal afetlerde (deprem, yangın, sel), uzun süreli toplu elektrik kesintilerinde ve küçük güçteki bireysel kullanıma yönelik uygulamalarda; verimli, düşük maliyetli ve kolaylıkla taşınabilir küçük güçlü rüzgar türbini ile rüzgardan elektrik enerjisi üretimi hedeflenmektedir. Projedeki Sürekli Mıknatıslı Senkron Generatör'ün (SMSG) ve yük tarafının kontrolü değişken hızlı rüzgar türbini için “nominal güçte çalışan, çift yönlü, çift seviyeli, sırt sırta bağlı 8 anahtarlı, gerilim kaynaklı evirici/çevirici” kullanılarak gerçekleştirilmiştir.Generatör tarafının türbin; dolayısıyla generatörün hızının, maksimum güce bağlı olarak elde edilmesi ve sistem maliyetinin minimuma indirilmesi için, literatürde senkron makinalar için ilk defa önerilen pozisyon sensörsüz ileri beslemeli gerilim kontrolü ve rotor akısının Luenberger gözleyicisi ile tahmin edildiği UVDGM (Uzay Vektörlü Darbe Genişlik Modülasyonu) içeren basit bir metot kullanılmıştır. SMSG'nin rotor akısı, sıcaklık ve mıknatısın manyetik özelliğini kaybetmesi etkilerinden dolayı değişiklik (azalma) göstereceğinden akının gözleyici yoluyla tahmin edilip kontrol sisteminde düzeltilmesi bu projenin en önemli ve özgün yönlerinden birini teşkil etmektedir. Yük tarafındaki 4 anahtarlı çeviricinin kontrolü de basit ve etkili olması sebebiyle GYK (Gerilim Yönlendirme Kontrolü) kontrolü ile gerçekleştirilmiştir. Tüm sistemin performansını ölçmek için üç fazlı şebeke/yük tarafına bağlanan pasif yük kullanılmıştır. Daha verimli, harmonik etkisi az, kararlı bir güç sistemi performansı sağlanması için yük tarafında alçak geçiren LCL filtre tasarlanarak kullanılmış ve sistem akım ve gerilim harmonikleri önemli ölçüde azaltılmıştır. Tüm sistem yük tarafı dahil bilgisayar ortamında Matlab/SIMULINK’te modellenip benzetim analizleri elde edilmiş ve DSP yardımıyla da gerçek zamanlı olarak testleri yapılmış ve sonuçların benzetim sonuçlarıyla yakınlık gösterdiği görülmüştür. Bu proje ile özellikle türbin tarafı generatör sensörsüz kontrolü ile ekonomik yenilenebilir temiz enerji kontrol sisteminin elde edilebileceği ve enerjinin iletimi zor olan bölgelerde bu sistemin verimli bir şekilde kullanılabileceği gösterilmiştir.