Sonsuz Güçlü Baraya Bağlı Senkron Generatörün Uyartım Kontrolü Ġçin Güç Sistem Kararlayıcısı Tasarımı



Benzer belgeler
SONSUZ GÜÇLÜ BARAYA BAĞLI ÇİFT SENKRON JENERATÖRDEN OLUŞAN DİNAMİK SİSTEMİN KÜÇÜK İŞARET KARARLILIK ANALİZİ

Erişim Kurallı Kayma Kipli Güç Sistemi Stabilizatörünün Tasarımı Design of Reaching Law Based Sliding Mode Power System Stabilizer

DESIGNING OF SLIDING MODE POWER SYSTEM STABILIZER FOR EXCITATION CONTROL OF A SYNCHRONOUS GENERATOR CONNECTED TO INFINITE BUS BAR

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

BULANIK MANTIKLI KONTROLÖRLERLE GÜÇ SİSTEMLERİNDE GEÇİCİ KARARLILIĞIN İYİLEŞTİRİLMESİ

Derece Alan Üniversite Fakülte/Enstitü Mez. Yılı Lisans Elektrik Müh. Yıldız Üniversitesi Kocaeli Mühendislik Fakültesi

Termik Türbinli Bir Alanlı Güç Sisteminin Bulanık Mantık Tabanlı Kontrolör İle Yük Frekans Kontrolü Analizi

Üç Fazlı Sincap Kafesli bir Asenkron Motorun Matlab/Simulink Ortamında Dolaylı Vektör Kontrol Benzetimi

00322 ELECTRICAL MACHINES-II Midterm Exam

1. Giriş. 2. Dört Rotorlu Hava Aracı Dinamiği 3. Kontrolör Tasarımı 4. Deneyler ve Sonuçları. 5. Sonuç

DENEY.3 - DC MOTOR KONUM-HIZ KONTROLÜ

AC ve STATİK TİP UYARTIM SİSTEMLERİNDE GÜÇ SİSTEM STABİLİZERLERİNİN KARARLILIĞA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

Cemal Keleş 1, Asım Kaygusuz 1

YÜKSEK LİSANS TEZİ Elk. Müh. Fatih KÜÇÜKTEZCAN. Anabilim Dalı : ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ. Programı : ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ

Farklı Bulanık Üyelik Fonksiyonları Kullanarak Sürekli Mıknatıslı DA Motorunun Hız Denetiminin Gerçeklenmesi

İKİ BÖLGELİ ELEKTRİK GÜÇ SİSTEMLERİNDE OPTİMUM YÜK FREKANS KONTROLÜ

4.6. Dinamik Gerilim Kararlılığını Etkileyen Faktörler

Elektrik Makinaları I

Rotor Açısal Kararlılığı İçin Güç Sistemi Dengeleyicisi Tasarımı

Sistem Dinamiği. Bölüm 6. Elektrik ve Elektromekanik Sistemler. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

Kahramanmaras Sutcu Imam University Journal of Engineering Sciences

T.C. ULUDAĞ ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK MĠMARLIK FAKÜLTESĠ ELEKTRONĠK MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ ELEKTRONĠK DEVRELER LABORATUVARI I DENEY 2: DĠYOT UYGULAMALARI

TEK BÖLGELİ GÜÇ SİSTEMLERİNDE BULANIK MANTIK İLE YÜK FREKANS KONTRÜLÜ

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ TEMEL KAVRAMLAR VE TANIMLAR

ĐKĐ ALANLI TERMĐK GÜÇ SĐTEMĐNDE YÜK- FREKANS KONTROLÜ

ÖZGEÇMİŞ. Derece Bölüm/Program Üniversite Yıl Lisans. Görev Ünvanı Alan Görev Yeri Yıl Arş. Gör.

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ. DİNAMİK SİSTEMLERİN MODELLENMESİ ve ANALİZİ

Otomatik Kontrol I. Dinamik Sistemlerin Matematik Modellenmesi. Yard.Doç.Dr. Vasfi Emre Ömürlü

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ İŞARET AKIŞ DİYAGRAMLARI SIGNAL FLOW GRAPH

Sistem Dinamiği. Bölüm 2- Dinamik Cevap ve Laplace Dönüşümü. Doç.Dr. Erhan AKDOĞAN

Bölüm 1 Güç Elektroniği Sistemleri

ELEKTRİK MOTORLARI VE SÜRÜCÜLER ELEKTRİK MOTORLARINDA DENETİM PRENSİPLERİ

Genetik Algoritma İle Fuzzy PSS in Kural Tablosu Optimizasyonu. The Optimization Of Fuzzy PSS Rule Table Using Genetic Algorithm

Uyarlamalı Bulanık-PI Denetim Esaslı Dinamik Senkron Kompanzatör ile Reaktif Güç Kompanzasyonu Benzetim Çalışması

ELEKTROMANYETİK DALGA TEORİSİ DERS - 5

2011 Third International Conference on Intelligent Human-Machine Systems and Cybernetics

İÇİNDEKİLER CİLT I ELEKTROMANYETİK GEÇİT SÜREÇLERİ

Ders İçerik Bilgisi. Dr. Hakan TERZİOĞLU Dr. Hakan TERZİOĞLU 1

Yrd. Doç. Dr. Mustafa NİL

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ. Derece Alan Üniversite Yıl Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Üniversitesi

1. DENEY ADI: Rezonans Deneyi. analitik olarak bulmak denir. Serbestlik Derecesi: Genlik: Periyot: Frekans: Harmonik Hareket:

KST Lab. Manyetik Top Askı Sistemi Deney Föyü

Kontrol Sistemlerinin Analizi

ENERJİ İLETİM SİSTEMLERİNDE SERİ KAPASİTÖRLERİN GERİLİM KARARLILIĞI AÇISINDAN SİSTEM BÜYÜMELERİNE ETKİLERİ

Op-Amp Uygulama Devreleri

1. YARIYIL / SEMESTER 1 2. YARIYIL / SEMESTER 2

Doğru Akım (DC) Makinaları

ANAHTARLI RELÜKTANS MOTORUN SAYISAL HIZ KONTROLÜ

DENEY 6: FLİP-FLOP (BELLEK) DEVRESİ UYGULAMALARI

ENDÜSTRİYEL BİR TESİSTE DİNAMİK KOMPANZASYON UYGULAMASI

Düzenlilik = ((Vçıkış(yük yokken) - Vçıkış(yük varken)) / Vçıkış(yük varken)

EVK Enerji Verimliliği, Kalitesi Sempozyumu ve Sergisi Haziran 2015, Sakarya

ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

Statik senkron kompanzatörün bulanık mantık temelli kontrolör ile tasarımı ve analizi

4.2. EKSENEL VANTİLATÖRLERİN BİLGİSAYARLA BOYUTLANDIRILMASI

KARAMANOĞLU MEHMETBEY ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

(Mekanik Sistemlerde PID Kontrol Uygulaması - 3) HAVA KÜTLE AKIŞ SİSTEMLERİNDE PID İLE SICAKLIK KONTROLÜ. DENEY SORUMLUSU Arş.Gör.

Asenkron Makineler (2/3)

Matris Konverter Beslemeli Self Kontrollü Senkron Motorda Amortisör Sargı Etkileri

Electronic Letters on Science & Engineering 3(1) (2007) Available online at

Eleco 2014 Elektrik Elektronik Bilgisayar ve Biyomedikal Mühendisliği Sempozyumu, Kasım 2014, Bursa

TĠCARĠ ARAÇ GELĠġTĠRME PROJESĠ KAPSAMINDA DĠNAMĠK MODELĠN TESTLER ĠLE DOĞRULANMASI

MAK669 LINEER ROBUST KONTROL

Aktif Titreşim Kontrolü için Bir Yapının Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Modelinin Elde Edilmesi ve PID, PPF Kontrolcü Tasarımları

ÜRETĠCĠLERDEN REAKTĠF GÜÇ DESTEĞĠ SAĞLANMASI ve GERĠLĠM KONTROLU

1. YARIYIL / SEMESTER 1

Doğru Akım (DC) Makinaları

TOBB EKONOMİ VE TEKNOLOJİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

MASA ÜSTÜ CNC FREZE TEZGÂH TASARIMI VE PROTOTİP İMALATI

MEKATRONİK VE KONTROL LABORATUARI DENEY FÖYÜ


ELK273 Elektrik ve Elektronik Mühendisliğinin Temelleri Ders 8- AC Devreler. Yard.Doç.Dr. Ahmet Özkurt.

Yapı Sistemlerinin Hesabı İçin. Matris Metotları. Prof.Dr. Engin ORAKDÖĞEN Doç.Dr. Ercan YÜKSEL Bahar Yarıyılı

Kapalı Ortam Sıcaklık ve Nem Denetiminin Farklı Bulanık Üyelik Fonksiyonları Kullanılarak Gerçekleştirilmesi

Üç Fazlı Asenkron Motor Tasarımı ve FFT Analizi Three Phase Induction Motor Design and FFT Analysis

ÜÇ-FAZ SENKRON MAKİNANIN SENKRONİZASYON İŞLEMİ VE MOTOR OLARAK ÇALIŞTIRILMASI DENEY

MKT 210 OTOMATĠK KONTROL

Avf = 1 / 1 + βa. Yeterli kazanca sahip amplifikatör βa 1 şartını sağlamalıdır.

MAK 210 SAYISAL ANALİZ

TRANSİSTÖRLÜ YÜKSELTEÇLERDE GERİBESLEME

İÇİNDEKİLER. BÖLÜM-1-ÜÇ FAZLI ASENKRON MOTORLARIN YAPISI VE ÇALIġMA PRENSĠBĠ

4.4. Gerilim Kararlılığının Temel Geçici Hal Durumu

H04 Mekatronik Sistemler. Yrd. Doç. Dr. Aytaç Gören

ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

Fiziksel Sistemlerin Matematik Modeli. Prof. Neil A.Duffie University of Wisconsin-Madison ÇEVİRİ Doç. Dr. Hüseyin BULGURCU 2012

Türkiye Elektrik İletim A.Ş. Reaktif Güç Kontrolü Hizmetinin Uygulanmasına İlişkin El Kitabı

ÜÇ SEVİYELİ UZAY VEKTÖR DARBE GENİŞLİK MODÜLASYONLU İNVERTER İLE SABİT MIKNATISLI SENKRON MOTORUN ALAN YÖNLENDİRMELİ KONTROLÜ

YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MAKİNE FAKÜLTESİ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MEKATRONİK MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ DERSİ. DC Motor Hız Kontrolü Proje No: 1

YAPAY SİNİR AĞI İLE HAVA SICAKLIĞI TAHMİNİ APPROXIMATION AIR TEMPERATURE WITH ARTIFICIAL NEURAL NETWORK

Elektrik Makinaları I

Optik Filtrelerde Performans Analizi Performance Analysis of the Optical Filters

U.Ü. Mühendislik Mimarlık Fakültesi Elektronik Mühendisliği Bölümü ELN3102 OTOMATİK KONTROL Bahar Dönemi Yıliçi Sınavı Cevap Anahtarı

BÖLÜM-6 BLOK DİYAGRAMLARI

KLASİK BULANIK MANTIK DENETLEYİCİ PROBLEMİ : INVERTED PENDULUM

T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK LABORATUVARI-II DENEY RAPORU

Eleco 2014 Elektrik Elektronik Bilgisayar ve Biyomedikal Mühendisliği Sempozyumu, Kasım 2014, Bursa

OTOMATİK KONTROL SİSTEMLERİ İŞARET AKIŞ DİYAGRAMLARI SIGNAL FLOW GRAPH

ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

ARASINAV SORULARI. EEM 201 Elektrik Devreleri I

Transkript:

6 th International Advanced Technologies Symposium (IATS 11), 16-18 May 2011, Elazığ, Turkey Sonsuz Güçlü Baraya Bağlı Senkron Generatörün Uyartım Kontrolü Ġçin Güç Sistem Kararlayıcısı Tasarımı B.TaĢar 1, M.Özdemir 2 1 University of Firat,, Department of Mechatronics Engineering, Elazig/Turkey, btasar04@hotmail.com 2 University of Firat, Department of Electrical and Electronics Engineering, Elazig/Turkey, mozdemir@firat.edu.tr Power System Stabilizer Design for Excitation Control of Synchronous Generator Connected to Infinite Bus Abstract In this study, a full synchronous generator model was used in order to examine the power system stability for a synchronous generator connected to infinite bus bar and the dynamic responses of the system against small signal variations were analyzed. Automatic Voltage Regulators (AVR) expose an effect losing synchronization torque and increasing the oscillations of synchronous generator. A Power System Stabilizer (PSS) submits a secondary control signal to the excitation control system for damping oscillations and improving transient stability. A fuzzy logic controller was also designed for the system. The ability of the modeled fuzzy power system stabilizer to damp the rotor angle oscillations when small stability inhibitor signals emerge in the system comprising a single machine-infinite bus bar was compared with the traditional PID stabilizer, traditional power system stabilizer (PSS) and Automatic Voltage Regulator (AVR). As the parameters of the traditional stabilizer are chosen according to a certain network operating point, a good damping is not achieved in different networks operating conditions. However fuzzy power system stabilizer can achieve a good damping in a wide variety of operating condition. Keywords Power systems control, fuzzy logic control, PSS I.GIRIġ Güç sistemlerinde sistemin doğal yapısından dolayı kaçınılmaz olarak meydana gelen küçük genlikli ve düģük frekanslı (0.2-3.0 Hz) salınımlar gerektiği gibi sönümlendirilemediği takdirde sistemin güç iletim kapasitesini sınırlayarak güç sisteminin kararsızlığa gitmesine neden olabilirler [1,2,3,4,5]. Günümüzde kullanılan, yüksek cevap hızlı Otomatik Gerilim Regülatörlü (OGR) uyartım sistemleri; senkron generatörün senkronlayıcı momentini artırarak sistemin geçici kararlılığını iyileģtirirler. Ancak OGR sistemlerinin, sistemde oluģan elektromekanik salınımların sönümlenmesine dolayısıyla sistemin dinamik kararlılığının iyileģtirilmesine olan etkileri oldukça sınırlıdır. Bunun yanı sıra, çalıģma noktasına bağlı olarak OGR ler güç sistemine dinamik kararlılığı bozucu yönde de etki edebilmektedirler [5,6,7]. Güç sistemlerinde görülen bu salınımların sönümlenmesi ve sistemin dinamik kararlılığının iyileģtirilmesi için uyartım sistemine destekleyici bir iģaretin uygulanması gerekir. Bu destekleyici kontrol iģaretleri literatürde Güç Sistem Kararlayıcısı (GSK) olarak adlandırılmıģtır. GSK lar ilk kullanımlarından bu yana güç sistemlerinde görülen osilasyonların sönümlenmesinde etkili bir araç olarak kabul edilmektedirler [5,6,7]. GSK nın temel fonksiyonu, generatör rotorunda oluģan salınımların sönümlenmesi için uyartım sistemi üzerinden destekleyici sönümleme momenti sağlamaktır. Uzun yıllardır aktif bir araģtırma konusu olan GSK tasarımı için birçok yöntem önerilmiģtir. GSK tasarımında çoğunlukla seçilen çalıģma noktası için doğrusallaģtırılmıģ model kullanılır. DoğrusallaĢtırılmıĢ model kullanılarak tasarlanan GSK lar seçilen çalıģma noktası ve sistem parametreleri için optimum performans sağlarken çalıģma noktası ve/veya sistem parametrelerindeki değiģimler sonucunda önemli ölçüde performans kaybına uğramaktadırlar [1,2,5]. Literatürde yüksek performanslı uyartım kontrolörü dizayn etmek için birçok kontrol teorisi geliģtirilmiģtir. Bunlar arasında lineer optimal kontrol teorisi, adaptif kontrol teorisi, bulanık mantık kontrol teorisi ve nonlineer kontrol teorisi en yaygın olanlarıdır [8,9]. Son yıllarda Bulanık mantık kontrol, göze çarpan yüksek performansıyla çeģitli güç sistem uygulamalarında sıkça kullanılmaya baģlanmıģtır. Kontrol edilen sistemin iyi tanımlanamadığı, karmaģık olduğu veya uygun matematiksel modelinin bulunamadığı durumlarda, bulanık mantık kontrol tekniğinin uygulanması uygun olmaktadır [5,8,9]. Elektrik makineleri kontrolü için kullanılan klasik kontrolörler, matematik modelleriyle geliģtirilmiģ olmalarına karģın bazı çalıģma Ģartlarında, özellikle doğrusal olmayan ve/veya kompleks sistemler için yetersiz kalmıģlardır. Bu sebeple, bulanık mantık denetim elemanları elektrik makinelerinin kontrolü için de güçlü bir tasarım tekniği olmuģtur [8]. Bu çalıģmada; bulanık mantık denetim elemanının etkilerini görmek amacıyla generatör çalıģma durumunda iģletilen senkron makinanin değiģik iģletme Ģartları altında simülasyonu yapılarak, Bulanık mantık tabanlı Güç Sistem Kararlı kılıcısının (BGSK nın) geleneksel GSK nın ve klasik PID kontrolörün ayrı ayrı sisteme destekleyici kontrol iģareti olarak uygulanmaları durumundaki sistem performansları incelenmiģtir. II. SONSUZ GÜÇLÜ BARAYA BAĞLI SENKRON GENERATÖR (SGBSG) MODELI Güç sistemlerinin dinamik kararlılık çalıģmalarında kullanılmak üzere senkron generatörler için farklı dereceden çeģitli basitleģtirilmiģ modeller önerilmiģ ve kullanılmıģtır [1,2,3]. Bu modellerden en çok kullanılan ve bizimde bu çalıģmamızda kullandığımız model rotor dinamiğine ilave olarak rotor sargı dinamiğinin de dikkate alındığı 3. dereceden Sonsuz Güçlü Baraya bağlı Senkron Generatör (SGBSG) modeldir. Bu model aģağıdaki kabuller yapılarak elde edilmiģtir: 71

B.Taşar, M.Özdemir 1. d ve q eksenlerindeki sönüm sargılarının (kd, kq) etkisi ihmal edilmiģtir. 2. Stator sargıları direnci (r s ) ihmal edilmiģtir. 3. Stator akı değiģimleri ve, hız gerilimlerinin, yanında küçük olduğu için ihmal edilmiģtir. ġekil 1 de bu ihmaller göz önünde bulundurularak oluģturulmuģ olan K1 1 d 1 2 dt m dteta Bu ihmaller sonucunda elde edilen 3. dereceden doğrusallaģtırılmıģ diferansiyel denklemler aģağıdaki gibi yazılabilir: K2 K4 K5 (1) (2) K6 2 Vref (1)-(4) denklemleri, formunda düzenlenirse, SGBSG sistemi için durum uzay modeli ifade edecek olan A ve B matrisleri (7)-(8) deki gibi olur. Yukarıdaki ifadede yer alan K 1 -K 6 katsayıları güç sisteminin çalıģma noktasına bağlı değiģir [1,2,14]. (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) ġekil 1: Sonsuz güçlü baraya bağlı senkron generatör (SGBSG) sisteminin blok diyagramı[1,2,3,14] Bu model senkron makinanın Phillips-Heffron lineer modelinin temelini oluģturmaktadır ve sistem kararlılığında uyartım kontrolünün etkisinin analizi için geniģ ölçüde kullanılmaktadır [1,2,14]. K 1 : Senkronlama momenti katsayısıdır. bağımlıdır [14]. ÇalıĢma noktasına K 2 : ÇıkıĢ elektrik momentindeki değiģiklikler için alan halkalama akıları ile ilgili değiģikliklerin katsayısıdır. Bu terim çalıģma noktasına bağlıdır [14]. K 3 : Empedans katsayısıdır. T 3 (yükte alan zaman sabiti) ile birlikte bozulmalar için alan halkalama akılarının dinamik cevabını etkilemektedir. ÇalıĢma noktasına bağlı olmamasına rağmen, alan akısının ne kadar hızlı değiģebileceğini belirleyen makinanın önemli parametrelerindendir [14]. K 4 : Yük açısındaki değiģmelerle ilgili katsayıdır [14]. K5 ve K6: OGR performansının çalıģma koģulları ile değiģeceğini ve böylece OGR ayarı gerektiğini ifade eden katsayılardır. OGR ise hem senkronlama hem de sönüm momentleri üzerinde etkilidir [14]. III. GELENEKSEL GÜÇ SĠSTEM KARALI KILICI (GSK) MODELĠ Rotor hız sapmasını giriģ iģareti olarak alan bir geleneksel güç sistemi kararlı kılıcısı (GSK) modeli ġekil 2 de verilmiģtir. (14) (15) (16) (17) ġekil 2: Geleneksel güç sistemi karalı kılıcı (GSK) modeli Geleneksel GSK yapısı; kazanç, temizleme bloğu, faz ilerletici bileģen bloklarından oluģur. (18) 3. dereceden denklemler yardımı ile düzenlenen sistemin blok diyagramı ġekil 1 de yer almaktadır. 72 GSK kazancı: Rotor salınımlarını sönümlemede büyük etkisi vardır. Kazanç değerini belirlerken, geniģ bir aralıktaki etkileri göz önünde bulundurulmalıdır. Kararlı kılıcı kazancı arttırıldıkça belirli bir kazanç değerine kadar sönümleme artar, fakat kazanç daha

Sonsuz Güçlü Baraya Bağlı Senkron Generatörün fazla arttırılırsa sönümlemede düģme gözlenir. Ġdeal kararlı kılıcı kazancı maksimum sönümleme sağlayacak Ģekilde ayarlanmalıdır. Kazanç için genellikle 1-20 arasında bir değer seçilmesi uygundur. [1, 2, 14, 20]. Temizleme filtre bloğu: Yüksek frekanslı iģaretlerin alçak frekanslı iģaretlerden ayrılmasını sağlayan yüksek geçiren bir filtre olarak görev yapar. Filtre zaman sabiti T w ; rotor hızından kaynaklanan salınımları değiģtirmeden geçirecek kadar büyük olmalıdır. T w zaman sabitinin seçimi çok kritik olmamakla birlikte 1-20 sn arasında seçilebilir. Bu değer seçilirken, T w nın istenilen frekanstaki iģaretleri değiģtirmeden geçirecek kadar büyük olmasına fakat sistem izolasyonu durumunda ise kararlı kılıcının çalıģmasından dolayı gerilimde istenmeyen dalgalanmalara yol açacak kadar büyük olmamasına dikkat edilmelidir.[1, 2, 14, 20]. Faz kompanzasyonu bloğu: GSK, rotor salınımlarını sönümleyebilmek için rotor hız sapmalarıyla aynı fazda elektriksel moment bileģeni üretmek zorundadır. Dolayısıyla sistemde uyarma giriģi ile elektriksel moment arasındaki faz gecikmesini kompanze edecek faz ilerletme devrelerine gereksinim vardır. Eğer faz kompanzasyonunun derecesi küçük isteniyorsa birinci dereceden tek bir blok kullanmak yeterlidir. Ġstenen kompanzasyonu sağlamak amacıyla birden fazla birinci dereceden blok ard arda bağlanarak da kullanılabilir. Zaman sabitlerinin 0.02-2 sn arasında seçilmesi uygundur. Faz kompanzasyon bloğu 0.1 ile 2.0 Hz arasındaki bölgede kompanzasyonu sağlamalıdır [1, 2, 14, 20]. IV. BULANIK MANTIK TABANLI GÜÇ SĠSTEMĠ KARARLI KILICI (BGSK) MODELĠ Bulanık mantık kontrolör genel olarak dört ana bileģenden oluģur: BulanıklaĢtırıcı, Bilgi kural tabanı, Bulanık çıkarım motoru ve DurulaĢtırıcı. Temel bulanık mantık kontrolör modeli ġekil 3 de görülmektedir. Giriş Bulanıklaştırıcı Bulanık Kurallar Bulanık Çıkarım Motoru Durulaştırıcı ġekil 3: Bulanık kontrolör temel yapısı. Çıkış Bulanık güç sistemi kararlı kılıcısında (BGSK da); geleneksel yapıya sahip kontrolörlerde kontrolü sağlayan transfer fonksiyonlarının görevini BGSK nın kural tablosu yerine getirmektedir. Tasarlanan bulanık mantık tabanlı kontrolör iki giriģli tek çıkıģlı olup, kontrolöre rotor hızı ve rotor hızının türevi giriģ bilgisi olarak verilmiģ ve çıkıģ bilgisi olan Vfuzzy ise sisteme geri besleme kontrol iģareti olarak uygulanmıģtır. BGSK nın giriģ iģaretleri dω ve ceω uygun ölçeklendirme faktörleriyle; dω [-0.0155, +0.0155] aralığında ve ceω [-0.09, +0.09] aralığında, çıkıģ iģareti Vfuzzy ise [-0.5, +0.5] aralığında sınırlandırılmıģtır. GiriĢ iģaretleri bu aralıkta negatif büyük (NB), negatif orta (NO), negatif küçük (NS), sıfır (S), pozitif küçük (PS), pozitif orta (PO), pozitif büyük (PB), olmak üzere yedi dilsel değiģkene ayrılmıģtır. Dilsel değiģken sayısının arttırılması durumunda değiģkenlerin karģılık geldiği değer aralığı küçülmekte ve daha hassas kontrol yapılabilmektedir. Ancak bu durumda kontrol kurallarının daha dikkatli seçilmesi gereklidir. Tablo 1 den bu çalıģmada kullanılan BGSK nın kural tablosu yer almaktadır. Tablo1: BGSK karar tablosu cew dw NB NO NS S PS PO PB NB NB NB NB NB NB NB NO N0 NB NB NO NO NB NO NO NS NB NO NO NS NO NO NO S NB NO NS S PS PO PB PS PO PO PO PS PO PO PO PO PO PO PB PO PO PO PB Örnek olarak dω nın NB ve ceω nin NB olması durumu Eğer dω NB ve ce NB ise o zaman V fuzzy NB dir. bulanık kuralı ile ifade edilebilir. Bu kural rotor açısal hızının referans hız değerine göre çok küçük olması durumunda ve rotor açısal hızının türevinin çok küçük olması durumunda, bulanık kontrolörün çıkıģ olarak büyük bir negatif çıkıģ iģareti üreteceğini belirtir. BGSK nın sürekli halde uyarma sistemine iģaret göndermemesi ise Eğer dω S ve ceω S ise o zaman U fuzzy S dir. kuralı ile sağlanır. Bu kural rotor hız sapmasının ve mekanik ve elektriksel güçler arasındaki farkın sıfır olması durumunda, çıkıģ iģaretinin sıfır olması durumunu ifade eder. ġekil 4 de sistem için tasarlanmıģ BGSK modeli yer almaktadır.k1, K2, K3 giriģ ve çıkıģ değiģken kazançlarını ayarlamak ve kontrolör performansını iyileģtirmek amacı ile kullanılmıģtır [15]. Bulanıklaştırıcı: GiriĢ değiģkenlerinin ölçümünü, normalizasyonu yapar ve üyelik fonksiyonları aracılığıyla bulanık değiģkenler için üyelik derecelerini üretir [12-16]. Bulanık kurallar: Sisteme ait bilgiler ve dilsel kontrol kural tabanını içerir. Ġstenilen kontrol iģlemlerinin karģılaģtırılmasını sağlar [12-16]. Bulanık çıkarım motoru: Bulanık kural tabanını kullanarak bulanık giriģ iģaretlerine karģılık düģen bulanık çıkıģ iģaretlerinin üretilmesini sağlar [12-16]. Durulaştırıcı: Üretilen bulanık çıkıģın sisteme uygulanabilecek Ģekilde gerçek iģarete dönüģtürülmesi ve ölçeklendirilmesini sağlar. Bulanık kontrol çıkıģının durulaģtırılmasında en çok kullanılan ve bu çalıģmada da kullanılan yöntem ağırlık merkezi yöntemidir [12-16]. ġekil 4: BGSK modeli [15] V. GÜÇ SĠSTEMĠNE AĠT SĠMÜLASYONLAR Tasarladığımız SGBSG sistem modeline 0.1 p.u ve 0.2 p.u luk bozucular ayrı ayrı zamanlarda, 2 sn süresince (5. ve 7.sn ler arasında) etki ettiğinde; rotor hızın, rotor açısının ve generatör uç geriliminin zamana göre değiģimi ġekil 8,9,10,11 deki gibi elde edilmiģtir. 73

B.Taşar, M.Özdemir Tablo 2: Güç sistemi için parametre değerleri tablosu Sistem Parametreleri: f = 60; rs = 0.0048; xd = 1.790; xq = 1.660; xls = 0.215; xpd = 0.355; xpq = 0.570; Tpdo = 7.9; Tpqo = 0.410; H = 3.77; D = 0; KA = 200; TA =0.06 GSK parametreleri: T1=0.1, T3=0.1; T2=0.037; T4=0.037; Tw=2.5; Ks=15; PID parametreleri: Kp=10; Ki=1.56; Kd=1; ġekil 5: SGBSG sisteminin simülasyon bloğu Tablo 3: Sonsuz güçlü baraya bağlanma direnci değiģimine karģılık sistem katsayı parametrelerindeki değiģim ġekil 6: Durum 1 parametreleri için rotor hızının zamana göre Durum1 r e=0.052 Durum 2 r e=0.08 Durum 3 K1 1.7437 1.6631 1.7912 K2 1.9942 1.9941 1.9942 K3 0.2407 0.2407 0.2407 K4 2.8616 2.8616 2.8617 K5-0.0718-0.1308-0.0369 K6 0.1137 0.1137 0.1137 Durum 4-1 x e=0.2 Durum 5 x e=1.2 Durum 6 K1 1.7437 1.4312 0.9472 K2 1.9942 1.7278 0.9482 K3 0.2407 0.2789 0.5201 K4 2.8616 2.4793 1.3607 K5-0.0718-0.1204 0.0524 K6 0.1137 0.1864 0.3992 ġekil 7: Durum 3 parametreleri için rotor hızının zamana göre 74

Sonsuz Güçlü Baraya Bağlı Senkron Generatörün ġekil 8: Durum 6 parametreleri için rotor hızının zamana göre ġekil 10: Durum 1 parametreleri için uç geriliminin zamana göre VI. SONUÇLAR Bu çalıģmada; generatör çalıģma durumunda çalıģtırılan bir senkron makinanın değiģik iģletme Ģartları altında küçük bozucu etki karģısındaki çalıģma performansı; sisteme klasik PID, Geleneksel Güç Sistem Kararlı kıilıcısı (GSK) ve Bulanık mantık tabanlı Güç Sistem Kararlı kılıcısı (BGSK) kontrol yapıları da eklenerek karģılaģtırmalı olarak incelenmiģtir. Bara bağlantı empedansı ve direncinin kararlılığa etkisi de altı farklı durum için analiz edilmiģtir. Senkron generatörün d-q ekseni üzerinde ve zaman domeninde dinamik modeli oluģturulmuģtur. Sistem ilk olarak sadece OGR kontrollü çalıģtırılmıģ ve bozucu etki sonrasında generatörün çıkıģlarında büyük salınımlar meydana geldiği gözlemlenmiģ ve bozucu etkinin genlik değeri büyüdükçe sistemin kararlı duruma eriģemediği gözlemlenmiģtir. Salınımları azaltmak ve sistemin kısa sürede sürekli durum hatasını sıfır yapmak için sisteme klasik PID, geleneksel GSK ve BGSK destekleyici kontrol yapıları tasarlanıp eklenmiģtir. Bu bilgiler ıģığında bu çalıģmada elde edilen sonuçlar maddelenecek olursa: ġekil 9: Durum 1 parametreleri için açısal hızın zamana göre 75 GSK rotor açısındaki salınımları azaltıp, OGR ye göre daha kısa sürede ve az osilasyon ile sistemi sürekli durum performansına eriģtirmektedir. Fakat bazı sistem parametrelerinin değiģmesiyle ve bozucu etkinin büyümesi ile GSK nın geçici hal kararlılığını korumadaki baģarısının azaldığı gözlemlenmiģtir. BGSK ise GSK ya göre daha kısa ve az osilasyon ile sistemin sürekli durum performansına eriģimini sağlayabilmektedir. ġebeke parametrelerinin değiģmesiyle yani bozucu etkinin büyümesi durumunda dahi dayanıklı yapıya sahip BGSK da performans düģümü gözlenmez.

B.Taşar, M.Özdemir Bara bağlantı direnci ve indüktansının kararlılık üzerindeki etkileri de tablo 2 ve 3 de yer almaktadır. Bara bağlantı indüktansı büyüdükçe K 5 -K 6 senkronizasyon katsayıları azalmıģtır. K 5 ve K 6 katsayıları OGR performansının çalıģma koģulları ile değiģeceğini ve böylece OGR ayarı gerektiğini göstermektedir. OGR etkisi hem senkronlama hem de sönüm momentlerini açıkça değiģtirecektir. Buna karģılık BGSK kontrolörlü sistemde x e ve r e değerlerindeki değiģimin etkileri gözlemlenmemiģ, sistem osilasyonlarında önemli bir artıģ olmamıģtır. ÇalıĢma sonucunda, bulanık mantık tabanlı güç sistemi kararlı kılıcısının, güç sisteminin geçici hal kararlılığını sağlamada, geleneksel yapılı GSK ya ve klasik PID kontrolöre göre daha baģarılı olduğu sonucuna varılmıģtır. BGSK nın bu baģarısı modellendiği Ģebeke ağır yük çalıģma koģullarında sınırlı kalmayıp, farklı Ģebeke çalıģma koģullarında da aynı etkiyi sağlayabilmesinin bir sonucudur. Oysa güç Ģebeke parametrelerinin değiģmesiyle yani bozucu etkinin büyümesi ile GSK nın geçici hal kararlılığını korumadaki baģarısının azaldığı görülmüģtür. REFERANSLAR [1] KUNDUR, P., Power System Stability and Control, Mc Graw-Hill, New York,1993. [2] Demirören, A., Elektrik enerjisi Sistemlerinin Kararlılığı, Kontrolü ve Çalışması Birsen Yayınevi, Ġstanbul, 2004. [3] Mun Ong, C., Dynamic Simulation of Electric Machinery, Prentice Hall PTR, New Jersey, pp. 5-56, 1998. [4] Özkop, E., AltaĢ, Ġ. H., Akpınar, A. S., Bulanık Mantık Denetleyici Güç Sistem Uygulaması, Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Sempozyumu, ELECO, 2004. [5] Yazıcı, Ġ., Özdemir, A., Optimal Kazanç Tablolamalı Güç Sistem Kararlıkılıcısı Tasarımı, SAÜ. Fen Bilimleri Dergisi, 12. Cilt, 1. Sayı, s. 38-42, 2008. [6] Nalbantoğlu, M., Orhan, A., Bayındır, M.Ġ., Sonsuz Baraya Bağlı Senkron Generatörün Uyarma Kontrolü İçin Kayma Kipli Güç Sistemi Kararlayıcısı Tasarımı, 5. Ulusal Ġleri Teknolojiler Sempozyumu, Karabük, 13-15 Mayıs 2009. [7] Nalbantoğlu, M., Orhan, A., Bayındır, M. Ġ., Erişim Kurallı Kayma Kipli Güç Sistemi Stabilizatörünün Tasarımı Design of Reaching Law Based Sliding Mode Power System Stabilizer,ELECO 2008 Elektrik - Elektronik Ve Bilgisayar Mühendisliği Sempozyumu, Bursa 26 30 Kasım 2008. [8] Kartez, F., Gözde, H., Taplamacıoğlu,M.C., Klasik PID ve Bulanık Mantık Kontrolör ile Senkron Makine Kontrolü, Elektrik-Elektronik- Bilgisayar Mühendisliği 11. Ulusal Kongresi, sayfa 429-432, Ġstanbul, 22-25 Eylül2005,. [9] Caner, M., Umurkan, N., Çimen, H., Bulanık Mantık Tabanlı Uyartım Kontrolü, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 2004 (1) 17-22. [10] Yılmaz, A. S., Güç Sistem Kararlayıcıları ve Uygulamaları, Yüksek lisans tezi, Sakarya Üniversitesi, Sakarya, 1997. [11] Yazıcı, Ġ., Modern Referans kayan Kipli Kontrolör Tabanlı Güç Sistem Kararlayıcı Tasarımı, Doktora tezi, Sakarya Üniversitesi, Sakarya, 2008. [12] Erdem, A., Bulanık Mantık Kontrolör Yardımı ile Güç Sistemi Kararlı Kılıcısı Tasarımı, Yüksek lisans Tezi, Ġstanbul teknik Üniversitesi, Ġstanbul, 2007. [13] Caner, M., Hiyerarşik Fuzzy Yöntemiyle Senkron Generatörlerde Uyartım Kontrol, Doktora Tezi, YTÜ, Ġstanbul,2006. [14] Varbak N., Enerji Sistemlerinde Bulanık Mantık Temelli Güç Sistem Kararlı Kılıcısı Uygulamaları, Yüksek Lisans Tezi, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Afyon, 2008. [15]Sağlam, G., Hiyerarşik Bulanık PID Kontrolörler, Doktora Tezi, YTÜ, Ġstanbul, 2007. [16] Kaytez, F., Gözde, H., Taplamacıoğlu,M.C., Klasik PID ve Bulanık Mantık Kontrol ile Senkron Makine Kontrolü, Yüksek lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara, 2005. [17] Oğuz, G., Demirören, A., Bulanık Mantıklı Kontrolör İle Güç Sistemlerinde Geçici Kararlılığın İyileştirilmesi, Elektrik-Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Sempozyumu, ELECO, 2004. [18] Yılmaz, A. S., Güç Sistem Kararlı Kılıcı Uygulamaları, Sakarya Ünv.,Yüksek Lisans Tezi, Sakarya, 20.01.97. [19] Erdem, A., Demirören, A., Bulanık Mantık Tabanlı Kontrolör Yardımı İle Güç Sistemi Kararlı Kılıcısı Tasarımı, EMO 40.dönem Sempozyum ve kongreler, 2007. [20] TaĢar, B., Özdemir, M.," Çıkık Kutuplu Senkron Generatörde Küçük İşaret Kararlılık Analizi", TOK 2010. Üniversite Sanayi ĠĢbirliği, Ulusal Otomatik Kontrol Toplantısı, Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü, 21-23 Eylül 2010. SEMBOLLER SGBSG: Sonsuz güçlü baraya bağlı senkron generatör GSK (PSS): Güç sistem kararlıkılıcı (Power system stabilizer) BGSK (FPSS): Bulanık mantık tabanlı güç sistem kararlıkılıcı (Fuzzy logic based power system stabilizer) OGR (AVR): Otomatik gerilim regülatörü (Automatic voltage regulator) V t : Generatör uç gerilimi V fuzzy : Destekleyici kontrol iģareti E fd : Uyarma gerilimi V ref: Referans gerilimi T m : Tahrik momenti T e : Elektrik momenti r : Rotor açısal hız e : Elektriksel açısal hız d: Rotorun açısal hız değiģimi dteta (): Güç (rotor) açısı T do : d -ekseni geçici zaman sabiti T qo : q -ekseni geçici zaman sabiti T A : Regülatör zaman sabiti K A : Regülatör kazancı H, M: Senkron generatör atalet sabiti D: Sönüm katsayısı x d,x q : Senkron reaktans bileģenleri x q, x d: Geçici reaktans bileģenleri r s : Stator sargı direnci r e : Ġletim hattı dirençleri x e : Ġletim hattı indüktansları 76