Kapasitör uyarmalı asenkron generatörün optimal kapasitesinin hibrit genetik algoritma ile belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada küçük güçlü ve şebekeden bağımsız rüzgar santrallerinde kullanılan kapasitör uyartımlı asenkron generatörün, değişen yük koşullarında ihtiyaç duyduğu kapasitör miktarı analiz edilmiştir.İlk olarak yenilenebilir enerji kaynaklarının öneminden bahsedilerek, bunların arasında da rüzgar enerjisine dikkat çekilmiştir. Ayrıca Dünyadaki ve Türkiye'deki rüzgar enerjisi potansiyeli ve faydalanma imkanlarından bahsedilmiştir.İkinci olarak, kendinden uyartımlı asenkron generatörlerin rüzgar enerjisi sistemlerindeki uygulama alanlarından ve bunların araştırılması gereken yönlerinden bahsedilmiştir. Aynı zamanda literatür taraması yapılarak bugüne kadarki uygulamalar hakkında bilgiler verilmiştir.Genel kısımlar bölümünde, ilk olarak rüzgar enerjisindeki mevcut güçten bahsedilmiştir. Sırasıyla rüzgar türbini çeşitleri, rüzgar türbininin yapısı, rüzgardan maksimum enerjinin elde edilmesi ve asenkron makinaların yapısına değinilmiştir. Daha sonra asenkron generatörün çalışma prensibi açıklanarak asenkron makinanın eşdeğer devresi ve kapasitör uyartımlı asenkron generatörlerin uyartım gereksiniminden bahsedilmiştir. Bununla birlikte asenkron generatörün uyartımı için kullanılacak kondansatörün bir minimum ve maksimum değerinin olduğuna dikkat çekilmiştir.Asenkron generatörün sürekli durum analizi bölümünde, kullanılan asenkron generatör ve deney düzeneği, elde edilen verilerin hesaplanmasında kullanılan Newton-Raphson, sayısal türev, genetik algoritmalar yöntemleri anlatılmıştır.Bulgular bölümünde, değişken yük ve kapasitör değerlerine ait veriler ve bu verilerin elde edilmesine ait aşamalar sunulmuştur.Sonuçlar bölümünde, değişen koşullarda asenkron generatörün davranışları, verimli ve kaliteli bir enerjinin elde edilebilmesi için önerilerde bulunulmuştur.

In this thesis, a standalone capacitor-excited induction generator used for low power wind plants under varying load conditions is studied from various aspects.Firstly, renewable energy sources are introduced and the significance of the wind power is explained among those energy sources. Besides, development of wind energy and its potential in Turkey and the world for possible utilization is addressed.Secondly, the capacitor-excited induction generator and its application to wind power systems are examined and ongoing investigations are reported. In addition, examples of some typical applications are given by a literature survey up till now.Thirdly, theoretical background of wind energy, construction of wind turbines and its types, production of maximum power from a typical wind turbine and fundamentals of asynchronous machines are stated in the relevant section respectively. Subsequently, the equivalent circuit of the induction generator and the requirement of a capacitor for the self-excited induction generator and its operation are explained in detail. Furthermore, minimum and maximum capacitances for the induction generator are reported and the significance of the excitation range under various load conditions is pointed out.Finally, steady-state analysis of the induction generator, the experimental setup to determine a relationship between the air-gap voltage and the magnetising reactance and the computational algorithm based on the genetic algorithms and the Newton-Raphson method for finding relevant parameters are denoted.