Küçük ölçekli rüzgar enerji sistemleri için yeni bir statcom tasarımı ve uygulaması

Abstract

Rüzgar enerji sistemlerinde güç kalitesinin geliştirilmesi önemli bir yer tutar. Güç kalitesini artırmak için geleneksel olarak kullanılan mekanik anahtarlamalı kondansatör gruplarının ve statik VAr kompanzatörlerinin yerine günümüzde giderek yaygınlaşan Statik Senkron Kompanzatör (Static Synchronous Compensator – STATCOM) kullanılmaya başlanmıştır. STATCOM iletim ve dağıtım sistemlerinde güç kalitesini iyileştirmek için kullanılan evirici temelli bir cihazdır. STATCOM cihazının denetimi için genellikle sabit parametreli klasik PI denetleyiciler kullanılmaktadır. Bu çalışmada, rüzgar enerji sistemlerinde kullanılacak olan STATCOM cihazı beş seviyeli H-köprü temelli gerilim kontrollü evirici yapısına sahiptir. Bu eviricinin ihtiyacı olan kapı darbelerini üretmek için senkron referans yapı teorili dolaylı akım denetim sistemi kullanılmaktadır. Bu akımların denetimi için de Modifiye edilmiş Bulanık Mantık Denetleyici (MBMD) ile parametreleri anlık olarak belirlenen PI denetleyici tasarlanmıştır. Bu MBMD tabanlı PI denetleyici MBMD-PI olarak isimlendirilir. Bunun dışında MBMD ile Model Öngörülü Denetleyici (MÖD) karma yapısı da kullanılmıştır. Deneysel kurulumu tamamlanan ve çalıştırılan sistemden elde edilen sonuçlar ile benzetim sonuçları karşılaştırılmıştır.

Power quality is an important issue in wind energy systems. Nowadays, Static Synchronous Compensator (STATCOM) has been used increasingly instead of traditionally used Static VAr Compensator and mechanically switched capacitor groups to improve the power quality. STATCOM is an inverter based device used to improve the power quality in transmission and distribution systems. Fixed parameter conventional PI controllers are usually used to control STATCOM devices. In this study, the STATCOM used in the wind energy system has a voltage-controlled inverter structure based on a five-level H-bridge. Indirect current control system with synchronous reference frame theory is used to produce gate pulses that is needed for the inverter. PI controller with parameters updated by a modified fuzzy logic controller is designed to control these currents. A model predictive controller is also used for comparison and validation purposes. The simulation results are compared with those of experimental results in order to test the modelling accuracy.