The matlab-simulink based modeling and analysis of wind farms

Abstract

Bu tez çalışmasında Matlab-Simulink ortamında bir rüzgar tarlası modellemesi gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın motivasyon kaynağı olarak bu alanda yapılan benzer çalışmaların azlığı görülmüş ve bu çalışmanın gelecek çalışmalar için bir adım taşı olması amaçlanmıştır. Rüzgar tarlasının modellenmesinin yanında bazı hata durumları ve rüzgar gibi çevresel koşullar da simule edilmiş sonuçları gözlemlenip analiz edilmiştir. Çevresel etkenlerden olan rüzgar hızının değişiminin sistemi nasıl etkilediği incelenmiş, artan rüzgar hızının üretilen aktif gücü arttırdığı gözlemlenmiş, türbinin bu artışa olan mekanik ve elektriksel cevabı incelenmiştir. Hata analizi olarak, programlanan kısa devre uygulanmış ve sistem üzerindeki etkileri gözlemlenmiştir. Başka bir hata durumu olan gerilim düşümünde de sistemin STATCOM (Static Synchronous Compensator) uygulanmış olan ve uygulanmamış olan sonuçları karşılaştırılıp uygulanan durumdaki olumlu sonuçlar belirtilmiştir. Sistemde oluşabilecek tehlikeli gerilim değerleri için ve aşırı rüzgar hızı durumları için koruma bloğu geliştirilmiş, oluşan istenmeyen durumlar simule edilerek rüzgar tarlasının veya tek bir rüzgar türbininin şebekeden ayrılması sağlanmıştır.

In this thesis, a wind farm modeling was performed in Matlab-Simulink environment. The lack of similar studies in this area has been seen as the motivation source of the study and it is aimed to be a step stone for future studies. In addition to modeling the wind farm, some fault conditions and environmental conditions such as wind have been simulated and analyzed. It was observed how the wind speed change, one of the environment impacts, affects the system. It was also observed that increasing wind speed ascends the produced active power besides the mechanical and electrical response of the turbine to this increment was examined. As a fault analysis, the programmed short circuit was applied and the effects on the system were observed. For the voltage drop, which is another fault condition, results of the system compared in the terms of STATCOM (Static Synchronous Compensator) applied or not applied and the affirmative results are noticed for the applied case. A protection block was developed for the hazardous voltage levels that may occur in system and for the extreme wind speed cases. Unwanted situations were simulated so the entire wind farm or only a single wind turbine was disconnected from the grid.