Rüzgar türbinleri için kanat açısı ve rotor hız kontrolü yaparak verimliliğin sağlanması

Abstract

Rüzgar enerjisi sistemleri son yıllarda alternatif enerji kaynaklarına eğilimin artmasıyla önem kazanmış yenilenebilir enerji kaynaklarından bir tanesidir. Rüzgar, yenilenebilir bir enerji kaynağı olmasına rağmen sürekli bir enerji kaynağı değildir ve rüzgardan elde edilebilecek enerji her zaman aynı seviyede olmamaktadır. Bu da rüzgardan enerji elde edilmesi aşamasında verimlilik problemini ortaya çıkarmaktadır.Rüzgar türbin sistemlerinde kontrol yöntemlerinin geliştirilmesi de verimlilik problemine çözüm getirme arayışından ortaya çıkmıştır. Genel olarak rüzgar türbin sistemlerinde rotorun hız kontrolü ve kanat açısı kontrolü yapılmaktadır.Değişken hızlı rüzgar türbinleri optimal kanat uç hız oranı değerinde çalıştırılabildikleri ve dolayısıyla rüzgardan maksimum enerjiyi yakalayabildikleri için sabit hızlı türbin sistemlerine gore daha verimli sistemlerdir.Yapılan tez çalışmasında, rüzgar türbini sistemleri kütle-yay-damper sistemiyle modellendikten sonra iki adet kontrolcü tasarlanmıştır. İlk olarak, değişken hızlı rüzgar türbin sistemleri için sabit kanat uç hız oranı prensibine dayalı hız kontrolü gerçekleştirilmiştir. Bu kontrolcü tasarımında kutup atama yöntemi kullanılmıştır.Tasarlanan ikinci kontrolcü, kanat uç hız oranı ve kanat açısının bir fonksiyonu olan güç katsayısı eğrisini kullanarak, sistemin çalıştırıldığı kanat uç hız oranı ve güç katsayısı değeri için kanat açısının hesaplanmasında kullanılmıştır. Kanat açısı kontrolünde ANFIS denetleyici kullanılmıştır.Sistem MATLAB altında modellenerek simulasyonu yapılmıştır. Çıkan sonuçlardan rotor hız kontrolünün ve kanat açısı kontrolünün düzgün bir şekilde gerçekleştirildiği görülmüştür.