Grid-connected variable speed generator applications with doubly-fed induction machine

Abstract

Genel olarak tezde üzerinde çalıılan konu elektrik ebekesi ile generatör arasındaki güçakııdır. Elektrik ebekesi ve generatör arasındaki çeitli balantı kavramları tarif edildiktensonra bu kavramlar arasından en verimli olan bilezikli asenkron makine kullanılarak deikenhız sabit frekans topolojisi vurgulanmıtır. Seçilen topolojideki bilezikli asenkron makinenindinamik modeli çıkarılmı ve güç akı analizine deinilmitir. Uluslararası yapıtlarda en çoktercih edilen ve uygulama alanı bulan stator akısı yönelimli aktif-reaktif güç ayrıımı yöntemitezde incelenerek benzetimi yapılmıtır. Yöntemdeki dezavantajlardan kısaca bahsedilerek budezavantajların ortadan kaldırılması için bozucu etken gözlemleyicili lineer olmayandenetleyici gelitirildi. Öne sürülen bu yöntemle incelenen güç akıı kavramına referans eksentakımı yönelimininden baımsızlık ve kolay uygulanabilirlik kazandırıldı. Denetleyiciperformansı açısından üssel kararlılıı ispatlamak için kararlılık analizi, her tasarımdagerçekletirilmelidir. Simülasyonlarda, bilezikli asenkron makinesine uygulanan rotor geriliminominal deerlerinin altında sınırlı kalmıtır.Anahtar Kelimeler: Aktif ve reaktif güç ayrıtırma, generatör, yenilenebilir enerji, bozucuetken gözlemleyici, bilezikli asenkron makina, deiken hızda çalıma

The thesis deals with power flow between grid and generator. Possible grid connectionconcepts are described and the topology of variable speed constant frequency with doubly-fedinduction machine is emphasized among different topologies. The dynamical model andpower flow analysis are realized to investigate the concept. In literature, the most preferredand implemented control method of doubly-fed induction generator, stator flux-orientedactive-reactive power decoupling, is studied, simulated in the thesis and important drawbacksof the method are underlined. A nonlinear controller with disturbance observer isimplemented to eliminate the drawbacks of flux-oriented based decoupling of active-reactivepower. The proposed method brings in orientation-free and simple implementation to theconcept. Stability analysis must be realized to satisfy exponential stability for controllerperformance and boundness of rotor voltages is provided during simulations.Keywords: Active and reactive power decoupling, generator, renewable energy, disturbanceobserver, doubly-fed induction machine, variable speed operation