Genetik algoritma ile rüzgâr tribünü rotor hız kontrol pı parametrelerinin belirlenmesi

Abstract

Gelişen dünyamızda sanayi, ev, ofis vb. yerlerde elektrik enerjisi ile çalışan araç ve gereç sayısı çoğalmakta, buna paralel olarak elektrik enerjisine olan ihtiyaç artmaktadır. Artan bu ihtiyacı karşılamak için çeşitli elektrik santralleri geliştirilmiştir. Termik, hidroelektrik, nükleer, güneş, termal, doğalgaz, rüzgar vb. enerji kaynaklarından elektrik enerjisi üretilmektedir. Rüzgar santrallerinde herhangi bir yakıt kullanılmadığından daha çevrecidir. Rüzgâr santralleri çevreci olmaları nedeni ile tercih edilmektedir.Elektrik enerjisi ile çalışan araç gereçlerden maksimum verim almak için sabit gerilim ve frekanslı elektrik enerjisine ihtiyaç duyulmaktadır. Kullanıcıların ihtiyacı olan temiz enerjinin sağlanmasında elektrik şebekelerinin ihtiyacı karşılayacak şekilde elektrik santralleri tarafından beslenmesi gereklidir. Şebekelerin ihtiyacını karşılamada rüzgar santrallerinden de yararlanılmaktadır. Rüzgar santralleri bir çok RT'den oluşmaktadır. Elektrik enerjisi üretiminde kullanılan RT'lerde çeşitli generatörler kullanılmaktadır. SKİG'nün diğer generatörlere oranla boyutlarının küçük, daha az bakıma gereksinim duymaları nedeni ile RT'lerde tercih edilmektedir. Rüzgâr tribünlerinde kullanılan sincap kafesli indüksiyon generatörden sabit gerilim ve frekanslı enerji elde etmek için rotor hızının referans hızda olması gerekir.Bu çalışmada, rüzgâr santralinde kullanılan sincap kafesli indüksiyon generatörünün rotor hızının genetik algoritma ile Proportional?Integral kontrolü gerçekleştirilmiştir. Herhangi bir bozucu etki karşısında, SKİG rotorunun en kısa sürede istenen referans hızda çalışmasını sağlayacak PI katsayılarının tayini, bir optimizasyon yöntemi olan genetik algoritma ile belirlenmiştir. Bu amaçla oluşturulan indüksiyon makine modeli rotor hız kontrol transfer fonksiyonu ele alınmıştır. Çalışmada sensörsüz rotor hız kontrolü, alan etkili kontrol ile sağlanmıştır. Kontrolde kullanılan PI katsayıları önce klasik yöntem Ziegler-Nichols yöntemi ile bulunmuştur. Rüzgâr tribünü Matlab-Simulink ortamında modellenmiş; böylece ZNY ile bulunan PI katsayıları ile simülasyon çalıştırılmıştır. Aynı zamanda sistemin hız transfer fonksiyonu kullanılarak genetik algoritma ile PI katsayıları bulunmuştur. Daha sonra sistemin Matlab-Simülasyonu çalıştırılarak sonuçlar karşılaştırılmıştır. GA ile hesaplanan PI katsayılarıyla sistemin daha kısa sürede referans hıza ulaştığı ve daha kararlı olduğu görülmüştür.

In the developing world, the number of tools and equipments that is electric-powered such as industries, hauses and offices etc is increasing and concordantly the electric power demand is increasing. The various electric power plants are improved to satisfy rising need. Electric power is produced from energy sources such as thermic, hydroelectric, nuclear, solar, thermal, wind etc. Because of not using any fuel the wind power plants are more environmentalist. The wind power stations are preferred because of being environmentalist.Constant voltage and frequency electric power are needed to get maximum efficiency from the tools and equipment running with electric-power. In providing the clean energy needed by the consumers, it?s necessary that the ring must be feeded by the electric power plants properly to answer the purpose. Wind power plants are used to provide the rings? needs. Wind power plants are constituted of many wind tribunes. Different types of generators are used by the wind tribunes while producing electric energy. SCIG are preffered in wind tribunes because of being smaller in size and needing less technical care. The rotor speed must be in reference speed to get constant voltage and frequency energy from squirrel-cage induction generator used in the wind turbines.At this study, Genetic Proportional-Integral Control rotor speed of squirrel cage induction generator used in the wind power is carried out. Against any adverse impact, determination of PI coefficient that SKIG rotor enables to run the desired reference speed within the shortest time is determined by the genetic algorithm being an optimization method. Transfer function of rotor speed control of induction machine model created for this purpose is discussed. Sensorless rotor speed control, Field Effect Control are carried out in this study. Initially, PI coefficients are discovered with Ziegler-Nichols method being classical method. Wind turbine is modelled in Matlab-Simulink enviroment, simulation is operated with PI coefficients found with Ziegler-Nichols Method. By using speed transfer function of the system, genetic algorithm and PI coefficients are come up with. And then, Matlab simulation of the system is operated and the results are compared. It is understood that the system reaches a speed of reference in a shorter time and is more stable with PI coefficients being calculated by the genetic algorithm.