T.C. KAHRAMANMARAŞ SÜTÇÜ İMAM ÜNİVERSİTESİ

T.C. KAHRAMANMARAŞ SÜTÇÜ İMAM ÜNİVERSİTESİ Blezl Asero Geeratörü Gerlm ve Freasıı Deetm ç Yapay Sr Ağı Tabalı Br Aıllı Deetleyc Tasarımı ve Uygulaması Araştırma Altyapı Projes Kes Souç Raporu ARAŞTIRMA PROJELERİ YÖNETİM BİRİMİ BAŞKANLIĞI TEMMUZ 2005 KAHRAMANMARAŞ

T.C. KAHRAMANMARAŞ SÜTÇÜ İMAM ÜNİVERSİTESİ BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJESİ KESİN SONUÇ RAPORU Blezl Asero Geeratörü Gerlm ve Freasıı Deetm ç Yapay Sr Ağı Tabalı Br Aıllı Deetleyc Tasarımı ve Uygulaması PROJE NO: 2003/2-40 Proje Yöetcs Yardımcı Araştırıcılar : Yrd.Doç.Dr.Ahmet Serdar YILMAZ : Yrd.Doç.Dr. Abdülhamt SUBAŞI Öğr.Gör. Zafer ÖZER Öğr.Gör. Şaba YILMAZ Bu proje KSÜ Araştırma Projeler Yöetm Brm Başalığı tarafıda destelemştr. TEMMUZ 2005 KAHRAMANMARAŞ 2

İÇİNDEKİLER SAYFA NO Ösöz 5 Özet... 6 Abstract... 6 Grş... 7 Materyal... 0 Yötem... 20 Bulgular ve Souçlar...... 22 Tartışma.. 26 Kayalar 27 3

Blezl Rotoru Sargılı Asero Geeratörü Gerlm ve Freasıı Deetm ç Yapay Sr Ağı Tabalı Br Aıllı Deetleyc Tasarımı ve Uygulaması ÖNSÖZ Bldğ gb yeleeblr eerj ayalarıda eletr eerjs üretme ola talep başta rüzgar eerjs olma üzere pe ço ayata üretme yöel çalışmaları beraberde getrmştr. Rüzgar eerjs le eerj üretmde yaygı olara ullaıla asero maeler çersde so yıllarda arta orada blezl maeler terch edlmetedr. Özellle rotorda da besleme yeteeğ çft beslemeler asero geeratörler yaygılaşmasıa yol açmıştır. Bu projede ısme KMYO eletr maeler atölyeler maları ullaılara geeratör olara çalıştırıla asero maede freas ve gerlm otrolü deeysel olara başarılmıştır. Buları yaıda bu proje le bölümümüz eletr tessler laboratuarı büyese ver zleme artı le gerlm altes ayıt ve ölçüm chazıı yaı sıra güç sstemler alaıda bezersz br yazılım ola MATLAB/SİMULİNK Sute sürümü yıllı Em 2005 e adar baım maları le brlte lsaslı olara tem edlmştr. Ayrıca yapay sr ağı, şaret şleme ve sembol matemat alet utuları da alımıştır. Proje gerçeleştrlmes sırasıda destelerde dolayı Eletr Eletro Müh. Bölüm Başaı Prof.Dr.M.Kemal KIYMIK a, Doç.Dr. H.Rıza ÖZÇALIK a ve projede görev ala tüm çalışma aradaşlarıma teşeürlerm suarım. Temmuz 2005, K.Maraş Yrd.Doç.Dr. A.Serdar YILMAZ Proje Yöetcs 4

Blezl Asero Geeratörü Gerlm ve Freasıı Deetm ç Yapay Sr Ağı Tabalı Br Aıllı Deetleyc Tasarımı ve Uygulaması ÖZET Rüzgar eerjs, çevre dostu ola yeleeblr br eerj ayağıdır, sürel arta eerj htyacıı arşılama ç so yıllarda öem gttçe artmatadır. Rüzgar eerjs döüşüm sstemler lm ve hava şartlarıda etlemetedr. Rüzgar hızı sürel değşmetedr. Rüzgar hızıda a değşller mea ve eletrsel hasarlara ede olablmetedr. Bu edele türb momet uygu otrol yötemler le sürel olara otrol edlmes geremetedr. Bu amaçla ullaıla deetm yötemlerde brsde türb aat açısıı değştrlmes le yapıla deetmdr. Değşe hızlı rüzgar türbler ç e uygu geeratörler, yapılarıı bast, malyetler düşü olmasıda dolayı ve değşe hız sstemlerde ullaımıı uygu olmasıda dolayı asero geeratörlerdr. Bu çalışmada, rüzgar eerjs üretmde ullaıla değşe hızlı türbler otrolü ç yapay sr ağları tabalı br deetleyc tasarlamıştır. Matlab ve Smul programı ullaılara deeysel düzeeğe gerel otrol şlem uygulamıştır.türb aat açısı otrolü ç ullaıla yapay sr ağı, hata ger yayma algortmasıa göre oluşturula atmalı ağ olup, grş, br çıışı, ve 5 gzl örou vardır. YSA ç tajat hperbol fosyou ullaılmıştır. A Artfcal Neural Networ Based Itellget Cotroller Desg ad Applcato for the Cotrollg of Freuecy ad Voltage of Slp Rg Iducto Geerator ABSTRACT Wd eergy s a source of eergy that ca be reewalled ad ts mportace s creasg recetly to meet the cotuously rsg eergy demads. Wd eergy coverso systems are affected by the weather codtos. Sudde chages wd speed may cause some uwated mechacal or electrcal damages, therefore t s ecessary to supervse produced power curve cotuously. Ptch cotrol opeg ad closg of blades alog ther logtudal axes -s the most effcet ad popular power cotrol method especally for varable-speed wd turbes. Moder hgh-power wd turbes are capable of adjustable speed operato. Most popular wd turbe geerators are ducto geerators. They are cost-effectve, approprate for varable speed operato ad smple structure. I ths study, a artfcal eural etwor based cotroller was desged o the cotrol of varable speed wd turbe systems. Real tme cotroller was appled to expermetal set by usg Matlab ad Smul. Proposed cotroller have oe hdde layer cludes 5 euro ad bacpropagato algorthm were used. 5

BÖLÜM. GİRİŞ.. Yeleeblr Eerj Kayaları le Eerj Üretm Güümüzde eletr üretm, özellle de yeleeblr eerj ayalarıı ullaımı, çevre rllğ öleme açısıda ço öeml hale gelmştr. Su gücüü yaı sıra güeş eerjs ve rüzgar eerjs bu baımda ço öemldr. Güümüz eerj üretm pyasasıda çevre dostu ola bu teolojler yüse stadartlı olara gelştrlmes özellle gereldr. Düya üzerde rüzgar eerjs potasyel eletr eerjs üretme atısı ço büyütür. Hava şartlarıa bağlı ola rüzgar gücü, mevcut dağıtım şebees le brleşmesyle eoom olara çec olablmetedr. Rüzgarda eletr eerjs üretme amacıa yöel l çalışmalara 98 de Damara da rastlamatadır. Bu tarhlerde Damara da 20-35 W güçlerde türbler urulmuşlardır. 93 de Rusya da te türbde 00 W a ulaşılıre, 94 de ABD de250 W lı rüzgar türb yada daha doğru br deyşle rüzgar eerjs döüşüm sstem le eletr üretlmştr. Güümüzde 5 MW sevyesde türb yapıları mevcuttur. Rüzgar türb eletr eerjse döüştürdüğü eerj mtarı ç rüzgar hızı ço öemldr. Rüzgar eerjs rüzgar hızıı üpü le oratılıdır. Eğer rüzgar hızı atıa çıarsa sez at daha fazla eerj elde edlr. Newto u c hareet auu Eğer br otomobl hızı atıa çıarsa aracı durdurma ç dört at eerj gerer Rüzgar türbde se elde ettğmz eerj, rüzgarı frelemede ayalaa eerjdr ve eğer rüzgar eerjs ye atlaırsa rotorda geçe rüzgar dlm mtarı atıa çıar ve bu rüzgar dlm dört at daha fazla eerj çerr. Şel.3. de grafğe göre rüzgar hızı 8 m/s e rüzgarda elde edle eerj 34 W/m 2 tır. Rüzgar hızı 6 m/s ye çıtığıda sez at daha fazla 2509 W/m 2 eerj elde edlmetedr Aom, 2004a. 6

Şel Rüzgarda elde edle eerj rüzgar hızıı üpü le oratılıdır Aom, 2004a..2. Rüzgar Gücüü Formülü Bu ısımda rüzgar eerjs döüşüm sstem dam smülasyoları ç gerel rüzgar türb araterstler verlecetr. Belrl br ala çersde aa havaı rüzgarı et eerjsde üç aatlı rüzgar türb aracılığıyla döe mle atarılaca gücü ve mometu eştller ve 2 de verlmetedr: P t 2 3 0.5C p, R v Watt, T C, p 3 2 t 0.5 R v Nm. 2 Burada hava yoğuluğu =.225 g/m 3, R türb yarıçapı, v rüzgar hızı m/s, türb aat açısı, ve se aat uç-hız oraı olup şu şelde fade edlmetedr: R t 3 v Rüzgar eerjs döüşüm sstemlerde çoğulula ullaıla asero mae şelde urulması yaygı olara terch edlmetedr. Bular aşağıda şellerde görüleceğ gb scap afesl ve blezl maeye göre belrlemş ve ullaılmatadır. Şel 2. Değşe hızlı asero geeratörlü türb sstem Müller, 2002. 7

Şel 3.Değşe hızlı çft beslemel asero geeratör sstem Müller, 2002. Bu bağlatı dışıda da bağlatı şeller mümüdür. Aca temelde ble bağlatı bçmler yuarıda şellerde gbdr. Rüzgar hızıı değşe ve süresz oluşu özellle değş deetm şeller uygulamasıa ede olmuştur. As tadrde üretle gerlm ve aımda br taım bozulmaları olacağı ya eerj altes yeterl sevyede olmayacağı açıtır. Özellle, değşe hızlı maeler utup gerlmler ve freası, rüzgar şddetde etler. Eğer sstemde uygu otrol yötemler ullaılırsa, eerj altes arttırılablr. Bu amaçla rüzgar türb çıışı otrol edlmeldr.rüzgar geeratörler zayıf şebeelerde, gerlm, freas ve güç salıımları oluşturur. Bu salıımları e aza drme ç aat açısı otrolü ptch otrolü le doğrultucu-evrc veya her s de ullaılara eerj altes arttırılablr Aom, 2004a. Bu projede aat açısı deetm ya freas ve gerlm deetm deeysel olara gerçeleştrlmes amaçlamıştır. Bu amaçla urula düzeete PC ortamıda, Matlab/Smul yazılı le tasarlaa YSA deetleyc le deeysel sstem otrolü gerçeleştrlmştr. 8

BÖLÜM 2. MATERYAL 2. MATERYAL 2.. Yapay Sr Ağları 2... Yapay Sr Ağı Hücres Temel br yapay sr ağı hücres byoloj sr hücrese göre ço daha bast br yapıya sahptr. E temel öro model aşağıda şelde görülmetedr. Yapay sr ağı hücresde temel olara dış ortamda ya da dğer örolarda alıa verler ya grşler, ağırlılar, toplama fosyou, atvasyo fosyou ve çıışlar bulumatadır. Dış ortamda alıa ver ağırlılar aracılığıyla öroa bağlaır ve bu ağırlılar lgl grş ets belrler. Toplam fosyou se et grş hesaplar, et grş, grşlerle bu grşlerle lgl ağırlıları çarpımıı br soucudur. Atvasyo fosyou şlem süresce et çıışıı hesaplar ve bu şlem ayı zamada öro çıışıı verr. Geelde atvasyo fosyou doğrusal olmaya br fosyodur. Şelde görüle b br sabttr, bas veya atvasyo fosyouu eş değer olara adladırılır. Nörou matematsel model şöyledr. b= x w x 2 x 3 f w x Çıış, o = f w.x + b Şel 4. Temel yapay sr ağı hücres Aom, 2004b. şelde öro çıışı hesaplaır. Burada w ağırlılar matrs, x se grşler matrsdr. grş sayısı olma üzere; w= w,w 2, w 3,..., w x = x, x 2, x 3,..., x Şelde yazılablr. Formülze ederse; et = w x b ve o = f et 5 o f w x b 6 4 9

şelde de yazılablr.yuarıda eştlte görüle f atvasyo fosyoudur. Geelde doğrusal olmaya atvasyo fosyouu çeştl tpler vardır Aom, 2004b. 2..2. Yapay Sr Ağlarıı Eğtlmes İsa bey doğumda sora gelşme sürecde çevresde duyu orgalarıyla algıladığı davraışları yorumlar ve bu blgler dğer davraışlarıda ullaır. Yaşadıça bey gelşr ve tecrübeler. Artı olaylar arşısıda asıl tep göstereceğ çoğu zama blmetedr. Faat hç arşılaşmadığı br olay arşısıda ye tecrübesz alablr. Yapay sr ağlarıı öğreme sürecde de, tıpı dış ortamda gözle veya vücudu dğer orgalarıyla uyarıları alıması gb dış ortamda grşler alıır, bu grşler bey mereze letlere burada değerledrlp tep verlmes gb yapay sr ağıda da atvasyo fosyouda geçrlere br tep çıışı üretlr. Bu çıış ye tecrübeyle verle çıışla arşılaştırılara hata buluur. Çeştl öğreme algortmalarıyla hata azaltılıp gerçe çıışa yalaşılmaya çalışılır. Bu çalışma süresce yelee yapay sr ağıı ağırlılarıdır. Ağırlılar her br çevrmde yeleere amaca ulaşılmaya çalışılır. Amaca ulaşmaı veya yalaşmaı ölçüsü de ye dışarıda verle br değerdr. Eğer yapay sr ağı verle grş-çıış çftleryle amaca ulaşmış se ağırlı değerler salaır. Ağırlıları sürel yelep stele souca ulaşılaa adar geçe zamaa öğreme adı verlr. Yapay sr ağı öğredte sora daha öce verlmeye grşler verlp, sr ağı çıışıyla gerçe çıışı yalaşımı celer. Eğer ye verle örelere de doğru yalaşıyorsa sr ağı ş öğremş demetr. Sr ağıa verle öre sayısı optmum değerde fazla se sr ağı ş öğrememş ezberlemştr. Geelde elde öreler yüzde sese ağa verlp ağ eğtlr, daha sora ger ala yüzde yrml ısım verlp ağı davraışı celer dğer br deyşle ağ böylece test edlr Aom, 2004b. 2..3. Ger Yayıım Öğreme Algortması Ger yayıım algortması, sr ağıı eğtcl sııfıa gre geel br algortmadır. Daha öcede belrtldğ gb grşlerle çıışlar arasıda hata syal buluara, ağırlılar bu hata syalyle gücellemetedr. Hata ya e, arzu edle çıış gerçe çıış - y le sr ağıı çıışı o arasıda fartır. e = y o Aşağıda şelde brço sr hücres br bre bağladığı ler yölü ço atmalı br yapay sr ağı görülmetedr. grş atmaı le çıış atmaı arasıda atma veya atmalar gzl atma olara adladırılır. Sr ağlarıda aç tae gzl atma ullaılacağı ve her br gzl atmada aç öro olacağı bugüe adar belrleememştr, probleme göre değşe bu teller deeme-yaılma yoluyla buluur. Grşler Çıışlar Grş Katmaı Gzl Katma Çıış Katmaı 0

Şel 5. İler beslemel ço atmalı sr ağı Aom, 2004b. Şelde ço atmalı ağı düşüürse; +. atmada. brme et grş; S j b j o j w, 7 Brm çıışı şöyle olacatır. f o 8 M atmalı br ağ matrs bçmde fade edlrse; x o 0 9 b o W f o = 0,,...,M- 0 Ağı temel görev grş-çıış çftler arasıda lşy öğremetr. },,...,,,, { 2 2 x Q y Q y x y x Ağı performası şöyledr; Q Q T M T M e e o y o y E 2 2 Burada M o,. grş x olduğuda ağı çıışıdır, M o y e se.grş hatasıdır. Stadart ger yayıım algortması ç yalaşı adım düşümü algortmasıı ullaır. Performas desyle şöyle yalaşılır; T E 2 e e 2 burada toplam areler toplamı te grş-çıış çft ç aresel hatayla yer değştrlr. Yalaşı adım eğm düşümü algortması buda sora şöyle olur;,, j w E j w 3 b E b 4 burada öğreme oraıdır, şöyle taımlaır; E 5

2 performas des duyarlılığı. atmada. brm et grşde değştrlr. Şmd 3,4 ve 5 ullaılara,,, j o j w E j w E 6 b E b E 7 Hassaslı yeterlğ aşağıda yelemel lşyle de gösterleblr.. w F 8 burada;... 0 0........ 0... 2 0 0... 0.... S f f f F 9 ve d df f 20. M M M o y F 2 Tüm öğreme algortmalarıda şu adımlar zler. İl öce 9-0 ullaılara grş ler yöde yayılır, sora 2 ve 8 ullaılara ger yayılır ve so olara ağırlılar ve dege 3, 4, 6 ve 7 ullaılara güceller. Aom, 2004b 2.2 Asero Geeratörler 2.2. Asero Maaları Geeratör Olara Çalışması Asero maa dışarıda br tahr meazması le sero hız üzere çıarılır ve stator uçları sabt freaslı gerlm şebeese bağlaırsa, geeratör olara çalışır. Şebee, sero hızı sabtler ve maaı hava aralığı mayet alaıı oluşması ç reatf güç sağlar. Blezl asero maa, scap afesl asero maaya azara br derece daha üstü deetm yeteeğe sahptr. Bu üstülü rotor drec değştrere, hız ve momet araterstğ değştrleblmesdedr.

Şel 6 Asero maa eşdeğer devres Katacevc, 2003. Geleesel scap afesl asero maaları hızı, geeratör yada motor olara, tam yü çalışma le yüsüz çalışma arasıda %5 oraıda, sabt deeblece değşr. Normal çalışma aralığıda dışarıda dreç arttırılara, rotor momet ve mm sı ç geree yüse ayma sağlaır. Arttırıla rotor drec soucuda elde edle hız-momet araterstğ şel 3.7. de gbdr. Döer alaı sero hızı s, rotor döme hızı ve rotor döer alaıı döme hızı r se utup çft sayısı p= ç, aşağıda özelller oluşur. a = s + r rotor döme sayısı > s s b s= <0 s c stator aımı I s fazı 80 değşr ve d geeratör eletr gücü verr. P e =3 V s I s cosφ <0 eletr gücü motor çalışmasıa göre yö değştrr. e Mae mlde mea güç alır ve eletr uçlarıa bağlı olduğu şebeeye eletr eerjs verr. P m >0 ve P e <0 olur. Şel 7 Asero maaı ayma-momet grafğde geeratör, motor ve fre olara çalışması Katacevc, 2003. Sabt gerlm U =sabt ve freaslı f =sabt br şebeede çalışa asero motor le bu motoru mle dğer br tahr motoruu auple edlmş olsu. Tahr motoru öce asero motoru yüleyece şelde ayar edls. Bu durumda asero motor yülemş 3

olara 0<s< durumda çalışacatır. Asero motoru mlde fre momet yü yavaş yavaş üçültüp souda tamame aldırılırsa rotoru devr sayısı sürel olara büyüyece ve boşta çalışma durumuda sero hıza yaı hıza ulaşacatır. Buda sora asero maaı mle auple edlmş ola tahr motoru yardımı le hızı sero hıza çıarılsı. Asero maa sabt U gerlml şebeeye bağlı olara aldığıda, aısı le I aımı da sabt alacalardır. Tahr motoru hızladırılırsa, asero maa rotoruu hızı s döer ala hızıı üzere çıaca ve dolayısıyla s ayması egatf olacatır. Gelğ sabt ala aısı se stator çevresde sero hızı le dömeye devam edece ve faat rotora azara rölatf hareet as oluacatır. Ya bu ez s, ye azara ayma hızı adar gerde alacatır. Buu soucu olara rotor sargısıda edülee E 20.s e.m. sı da şaret değştrecetr Sarıoğlu, 2003. 2.2.2 Asero Geeratörler Rüzgar Eerjsde Eletr Eerjs Üretmde Kullaılması Hem scap afesl hem de blezl asero geeratör, rüzgar eerjsde eletr üretme ç ullaılırlar. Asero geeratörü seçlme ede, güvelr ve ucuz olmasıı yaıda Kw/g oraıı yüse olmasıdır. Düyada üretle çoğu rüzgar türblerde, scap afesl asero geeratör ullaılmatadır. Rotor sargısı baır yada alümyum çubularda mal edlr. Asero geeratörler rüzgar türb rotorua br dşl taımı üzerde bağlamışlardır. Şel 8 de rüzgar türbe br dşl sstem üzerde bağlaa asero geeratöre lş bast br presp şeması verlmştr. Sarıoğlu, 2003. Değşe hızla çalışa türbler tahr ettğ asero geeratörler ed ed uyarması ç, stator sargı uçlarıa odasatörler bağlaır. Kodasatörler asero geeratörü mıatıslama aımıı verere geeratörü alteratf gerlm üretmes sağlarlar. Rüzgarı hızı değştğde türb ve bua bağlı olara geeratörü rotor hızı değşr, souç olara asero geeratörü ürettğ gerlm freası değşr. Bu gerlm dyotlarda oluşmuş üç fazlı otrolsüz br doğrultucu öprü le doğrultulur, büyü odasatörlerle süzülere br doğru gerlm elde edlr. Bu gerlm, IGBT Isulated Gate Bpolar Trasstor ullaa evrclerle 50 veya 60 Hz freaslı çıış gerlme döüştürülür. Evrc, temel bleşe freası şebee freasıa eşt ola süsodal darbe geşl modülasyou. Puls Wdth Modulato; PWM çıış gerlmler üretmetedr. IGBT l güç aahtar elemalarıı evrc atıda ullaılması le uygu aahtarlama yötemler ve yüse aahtarlama freaslı PWM şaretlerle rüzgar türb sstem, şebeey toplam harmo bozutusu üçü aımlarla besler. Şel 8 Rüzgar türb le tahr edlmş değşe hızlı asero geeratör 4

2.2.3 Değşe Hızlı, Blezl Ve Et Rotor Dreç Kotrollü Asero Geeratör Rüzgar Türb Sstem Blezl asero maaları hem rotor hem de stator uçlarıda grş ve çıış yapılablr. Bu sstemde asero geeratörü blezlere bağlaa drec et değer, bu dreç uçlarıa paralel bağlaa IGBT güç aahtarıı PWM modda açılıp apaması le değştrleblr. Bu durumda asero geeratörü rüzgar türb tarafıda değşe hızlarla tahr edlmes durumuda rotora bağlaa dreç uygu şelde değştrlere, şebeeye bağlaa stator uçlarıda gerlmler freası sabt tutulablmetedr. Düşü rüzgar hızlarıda yüse dreç, yüse rüzgar hızlarıda se düşü dreç değer rotor uçlarıda aahtarlama le sağlaara, stee sabt freaslı stator gerlm sağlamış olur. Bu yötemde üçfazlı ola rotor uçlarıa sadece br drec elemes ve bu dreç değer IGBT le aahtarlaara her br rotor sargısıı degel olara etlemes sağlamış olur. Bu amaçla l öce rotor aımları üç faz tam dalga dyotlarda oluşmuş otrolsüz br doğrultucu le doğrultulmata daha sora se br edütas le süzüle aımlar, br dreç bağlaara devres apatılmatadır. Elee dreç değer bu drece paralel olara bağlaa IGBT le aahtarlaması le ademesz olara sürel değşe dreç değer rotor uçlarıda oluşturulmuş olur. Burada değşe rüzgar hızıa arşı ayarlaa dreç değerler ve aa aımlar ede le rotorda oluşa ayma eerjs, dreç uçlarıda ısıya döüşecetr. Bu edele ayıplı br yötemdr. Asero geeratör eds ç gerel ola mıatıslama aımlarıa stator uçlarıa doğruda bağlı olduğu şebeede sağlamatadır. İlave br tedbr alımasıa gere yotur Sarıoğlu, 2003. Şel 9 Rüzgar türb le tahr edlmş değşe rotor dreçl blezl asero geeratör 2.2.4 Rüzgar Türb İle Tahr Edlmş Kayma Eerjs Ger Kazaımlı Blezl Asero Geeratör Bu sstem br öce le bezerl göstermetedr. Burada da rotora dreç eleme yötemde olduğu gb rotor aımıı değştrleblmesdr. Dğerde e öeml farı aım değşm ayıplı br yötemle gerçeleştrlmemetedr. Bu değşm sırasıda, rotorda oluşa eerj ısı eerjse döüşüm yere şebeeye atarılmatadır. Bu amaçla doğrultulmuş rotor aımları ser edütasta geçrlere evrme moduda çalışa üç faz tam dalga otrollü br doğrultucuu grşe uygulaır. Trstörlerde oluşa doğrultucu, 5

dyotlarda oluşa doğrultucu le brbre ters yöde bağlamışlardır. Trstörlü doğrultucuu tetleme açıları öyle seçlr 90 derecede büyü, orta aot poztf, orta atot se egatf yölü olur. Bu durumda otrolsüz doğrultucu le otrollü doğrultucuları gerlmler ayı yöde olacatır. Aa aımı yöü se otrolsüz doğrultucuda otrollü doğrultucuya dolayısıyla da şebeeye doğrudur. Böylece hız ayarı yapılıre rotorda oluşa eerj ayıpsız br şelde şebeeye atarılmıştır. Şel 0. Rüzgar türb le tahr edlmş ayma eerjs ger azaımlı blezl geeratör 2.2.5 Kaat Açısı Ayarı Ptch Kotrol Sstem Olmaya Türbler Kaat açısı ayar meazması ptch otrol malyetde dolayı brço rüzgar satral, sabt açılı aatlı olara tasarlamıştır. Eğer voltaj değşm tüetcy etlemyorsa bast düzeeler ullaılablr. Kedde uyarmalı sero geeratörler ormal olara mea eletr eerjs döüşümüde ullaılablr. Bu sstemde, geeratör voltaj ve freası rüzgar hızı ve yüle değşr. Bu sstemle bast eletrl aletler çalıştırılablr. Bu sstemler, rüzgar hızı düştüğü zama satral devre dışı bıraaca sstemlere sahp olara tasarlaır. Değşe hızlı, et aat açısı değştrleble, aat açısı deetml rüzgar türblerde uygu deetm yötemler ullaılara, rüzgarda e verml br bçmde eerj elde edleblr. Kaat açısı deetm, pratte yüse rüzgar hızlarıda rüzgar türb aşırı yülemelerde oruma amacıyla ullaılmatadır. Bu yötemle türb ürettğ momet et br şelde deetlemetedr. Yaygı olara ullaıla deetm yötem vardır, bular atf ve pasf deetmdr. Pasf deetmde, rüzgar hızı bell br hıza erştğde, çıış gücüü omal değerde sabtleme ç, türb aat açısı değşr. Atf aat açısı deetmde gerel ola çıış gücüü sağlama ç, ölçüle değerlere göre sürel olara değştrlr. Bazı durumlarda, aşırı değşe rüzgar şartlarıda atf aat açısı ayarıı sstem arasız hale getrdğ gözlemlemştr. Kaat açısı deetm momet veya güç hatasıa göre çalışır. Bu deetm syal gerçe ml hızı le stee ml hızı arasıda hata ullaılara da elde edleblr Sharma, 200. Kaat açısı ayarlamalı rüzgar türbler, mea tasarımıa bağlı olara, ço yüse rüzgar hızlarıa adar çalışablrler. Verml yüse rüzgar hızlarıda, aat açısı düzeleme meazması, aat açısıı değştrere türb hızıı sabt almasıı sağlar. Karalılı ve bleşe yüüü azaltablme ç, yüse güçlü rüzgar satrallerde aat açısı düzeleme sstemler öerlr. Bu sstem ullaılara geeratör hızı, dolayısıyla freas %0 aralığıda otrol edleblr. Bu durum güçlü brço eletrl chaz ç uygudur motorlar ve soğutma üteler gb. Aca bazı eletro chazlar sadece üçü freas değşller abul edeblr. Net br freas deetm, eletrl veya eletro-hdrol aat açısı ayarlama chazları le sağlaablr. Bu tür sstemlerde freas salıımı ço üçü aralılarda olur. % gb Heer, 998. 6

BÖLÜM 3. YÖNTEM 3.. Deeysel Düzee Bu çalışmada KSÜ KMYO Eletr Programı Atölyelerde yararlaılmıştır. 3... Blezl Asero Mae Deey Set Bu ssteme at te hat şeması aşağıda şelde verlmştr. Bu sstemde hedeflee aat açısı deetm ve dolaylı olara gerlm deetm yapılması hedeflemştr. Geeratör olara çalışa asero geeratöre ASG gerel mea gücü br doğru aım maes le sağlama mümüdür. Bu çalışmada ye şelde de açıça görülebleceğ gb üçücü br asero motor ayı ml üzere auple edlmştr. Ya üç eletr maes ayı ml üzerde ve ayı yöde döece şelde bağlamıştır. Şel Kurula Test Düzeeğ Aa ml üzerde devr blgs br aalog taometre le gerlm şarete döüştürülmüş ve daha sora bu şaret PC ye bağlı br ver zleme DAQ artı le Matlab/Smul te yazılı YSA odua grş olara outulmuştur. YSA çıışı ye ver zleme artıı çıışları le vertöre atarılmatadır. Böylece aat açısı deetm göreve sahp ola ASM motoruu hızı otrol edleblmştr. Bu düzeete gerçe br rüzgar türbde aat açısı deetm modellemştr. Söz ousu düzee şu şelde çalışmatadır. Doğru aım maes tp br rüzgar türb gb geretğde değş hızlarda çalıştırılablmetedr. Buu DA güç ayağı üzerde gerlm değer mauel olara değştrere yapma yeterl olmatadır. Bu maeye bağlı ASM ısaltması le gösterlmete ola dğer asero motor le türb aatlarıda oum değşm türb üzerde yol açtığı fre ets bezetlmetedr. İl ada türb 7

temsl ede DA motoru le aat oumuu belrleye asero motor ayı yöde ve ayı devrde ararlı br çalışma otasıda çalıştırılara gerlm elde edlmştr. Bu arada Matlab/Smul platformuda yazılı ola dosya üzerde set edlmş ola sabt devr sayısıa ulaşılmıştır. Mauel olara DA motoru üzerde meydaa getrle hızladır soucuda l olara türb hızı artmış aca yazıla program etcesde terar referas hıza ger getreblme amacıyla vertere gerel otrol şaretler göderlece aat açısı deetm şleve sahp asero motoru yavaş dömes sağlamıştır. Böylece türb şleve sahp DA motorua yöel br fre ets oluşmuş ve etcede referas hıza terar döülmüştür. Bu deemeler artma ve azalma şelde her türlü deemeğe açıtır. Br sora bölümde verlece ola bulgularda bu souçlar açı bçmde görülecetr. 3.2. PC le YSA Tabalı Açı Deetleycs Yapay sr ağı deetleycs grşl, br çıışlıdır. Grşler deetlee sstem çıışı ve ayı sstem br öce çıışıdır. Deetleyc o-le olara sürel eğtlmete ve sstem deetm ç uygu açı değer çıış olara vermetedr. Deetleyc mmars Şel 2 de yapı olup gzl atmada beş adet öro vardır. Gzl atmada doğrusal olmaya atvasyo fosyou çıış atmaıda se doğrusal atvasyo fosyou ullaılmıştır. Şel 3 ve 4 te ç yapısı verle yapay sr ağı deetleycsde bulua öro fosyou olara eler bölümüde odları verle YSA fosyou ullaılmatadır. Fosyo her grş eğere arşılı br çıış üretmete elde edle çıış le referas değer arşılaştırılara hata değer bulumatadır. YSA ya at parametre gücelleme şlem se bu hata değere göre gerçeleştrlmetedr. Şel.2 Yapay sr ağı deetleycs mmars Şel 3. Yapay sr ağı deetleycs blo şeması 8

Şel 4. Yapay sr ağı deetleycs ç yapısı Şel.5 Nöro Fosyoua Matlab Kodlu Dosyaı Outulması 9

Şel.6 Tüm Sstem Smul Blo Şeması 20

Ruzgar Hz pu BÖLÜM 4. BULGULAR VE SONUÇLAR Dördücü bölümde verle test düzeeğ le urula YSA tabalı test düzeeğ le yapıla çalışmaları souçları aşağıda verlmştr. Yapıla ölçümlerde devr sayısı blgs aalog br taometre le gerlme döüştürülmes ve hassas olmaması soucu ölçüm şlemde bozulmalar gözlemştr. İl olara Şel.7 de verle rüzgar hızı değşm ya DC motoru hızıda değşm taometre le gerlm büyülüğüe döüştürülmüş şel görülmetedr. Bua göre YSA deetm le c mae ede olduğu açı değşm ya ssteme gre otrol şaret br başa deyşle YSA ı çıışı aşağıda Şel 8 de verlmetedr. Bu blg ver zleme artı üzerde ssteme verle çıış şaret olup, 0-0 V arası değşe DC gerlmde barettr. Bu şaret verter otrol syaldr. Bu otrol şaret referas syale göre çıış verece şelde programlamış YSA deetleycye attr. Referas şaret geeratörü olması geree hızıdır. Brm pu ola bu şaret Şel.9 da verlmetedr. 0.8 0.6 0.4 0.2 0-0.2-0.4-0.6 0 5 0 5 20 25 30 35 40 zama s Şel 7. Rüzgar Hızı pu Değşm 2

Referas pu Kaat Açs 0 YSA Kotrollu Aç Degsm 9 8 7 6 5 4 3 2 0 0 5 0 5 20 25 30 35 40 zama s Şel.8 YSA Çıışı.25 Referas Hz Blgs.2.5..05 0.95 0.9 0.85 0.8 0 5 0 5 20 25 30 35 40 zama s Şel.9 Referas İşaret 22

Hata devr d/d Mevcut deetm şlem soucuda sabt olması stee devr sayısı ve hata değşmler aşağıda şellerde verlmetedr. 500 Devr Says 000 500 0 0 5 0 5 20 25 30 35 40 zama s Şel.20 Devr Sayısı 000 d/d sabt 0.5 0-0.5 0 5 0 5 20 25 30 35 40 zama s Şel.2 Hata Değşm 23

Devr ve hata değerlerde görüldüğü gb stee devrde sabt alması urula deetleyc le sağlaablmetedr. Hata sıfıra yaı almıştır. Ölçümler yapıldığı taometreler ve dğer bazı ölçüm elemalarıı aalog olması soucu stemeye bazı paraztler olsa da souçlar maul ve abul edleblr değerler çersde almıştır. Bldğ gb rüzgar türblerde freas ve gerlm deetm ç yapılaca e öeml otrol şlem sabt devr yaalamatır. Buu yapılablmes ç aat açısı deetm geremetedr. Bu çalışmada PC üzerde bu şelde br deetm farlı br bağlatı deeere gerçeleştrlmştr. Böylece laboratuar ortamıda buu yapılableceğ gösterlmştr. Buda sora aşamada ayı YSA deetm sstem le gerçe br türbde gerel deetm yapablmetedr. 24

BÖLÜM 5.TARTIŞMA Bu altyapı projes le Matlab/Smul programıda gerçe zamada her türlü otrolü yapılableceğ, Matlab ve Smul e at alet utularıı özellle ver zleme ve gerçe zamada çalışa dğer alet utuları le brlte çalışableceğ ve rahatlıla ver alış-verş yapılableceğ gösterlmştr. Alıa chazlar le buda sora Eletr Tessler ve maeler alaıda bu tür uygulamaları yapablece blg sevyese ulaşılmıştır. Bu proje buda sora lsasüstü çalışmalarda öeml br aya olacatır. Yazıla Matlab odları ve smul le eş zamalı çalışablme özellğ sağlaması öeml br başarıdır. Ye buda sora bölümümüzde gerçeleştrleblece her türlü rüzgar türb çalışmasıa başlagıç teşl edeblece souçlara ulaşılmıştır. Bu proje çalışması sırasıda bazı esller görülmüştür. Buları başıda Eletr Mühedslğ lsas dploması verle br bölümde Eletr Maeler ve Eletr Tessler Laboratuarıı eslğdr. Bu deeyler ed bölümümüzde yapılablmes e büyü hedefmzdr. Bu proje ve buda sora projeler le alıaca chaz ve maeler le bu esller urulması hedeflemetedr. 25

KAYNAKLAR ANONİM, 2004a. www.wdpower.org ANONİM, 2004b. www.yapay-zea.org HEIER, S. 998. Traslated Waddgto,998, Grd Itegrato of Wd Eergy Coverso Systems Kassel Joh Wley & Sos, UK. 385s. KATANCEVIC, A. R. 2003. Traset ad Dyamc Stablty o Wd Farms, Hels Uversty Of Techology, Departmet of Electrcal ad Computer Egeerg Power System Laboratory. Master Thess, Hels, 98s. MÜLLER, S. ve ar. 2002. Doubly Fed Iducto Geerator System For Wd Turbes IEEE Idustry Applcatos Magaze, Vol 8, No 3, May 2002. s 26-33. SHARMA, H. ve ar. 200. Effect of Ptch Cotrol ad Power Codtog o Power System Qualty of Varable Speed Wd Turbe Geerators. Murdoch Uversty Eergy Research Isttute MUERI, Murdoch Uversty, WA. SARIOĞLU, K. ve ar. 2003. Asero Maalar ve Kotrolü. Brse Yayıev, İstabul, 392s. 26