Simulation and experimental analysis of doubly-fed induction generator under grid faults

Abstract

Rüzgâr enerji sistemlerinin elektrik güç sistemlerindeki payı her yıl, rüzgâr enerjisinin bazı avantajlarından dolayı hızla artmaktadır. Rüzgâr enerjisi kaynağı Dünya?da yeni oluşan bir enerji kaynağı değildir. Rüzgâr enerjisi Dünya yaratıldığından beri var olmuştur. İlk olarak insanlar 9. yüzyılda rüzgâr enerjisini yel değirmenlerinde kullanmaya başlamış, Temmuz 1887 `ye kadar bu enerjiden elektrik üretmek mümkün olmamıştır. Bu tarihten sonra, rüzgâr enerjisinden elektrik üretmenin akademik ve endüstride yaygınlığı sürekli artmıştır. Özellikle son birkaç on yılda, güç elektroniği sayesinde, rüzgâr türbinleri ve rüzgâr çiftlikleri çok yaygınlaşmıştır. 2010 yılında yayınlanan rapora göre hâlihazırda elektrik üretimi Danimarka?da %21, Portekiz?de %18, İspanya?da %16 ve Almanya?da %8 oranında rüzgâr enerjisinden sağlanmaktadır [1]. Bu ülkeler Dünya?da rüzgâr enerjisinde en yüksek orana sahip ülkelerdir. Türkiye için bu oran %2 civarındadır. Bu oran Türkiye?nin 58 GW rüzgâr gücü kapasitesi düşünüldüğünde çok düşük kalmaktadır. Bu güç, şu anki Türkiye?nin kurulu gücünden (55,4 GW) daha fazladır [2]. Son birkaç yılda, Türkiye?de rüzgâr türbini ya da çiftliği kurmak için birçok başvuru yapılmaktadır[3]. Fakat, enterkonnekte sistemin kapasite yetersizliğinden dolayı enterkonnekte sistemin tekrar yapılanması için bazen başvuru alımları durdurulmaktadır. Dünyadaki rüzgâr enerjisi teknolojisi değişken hızlı rüzgâr türbini teknolojisine doğru kaymaktadır. Çünkü değişken hızlı rüzgar türbinleri sabit hızlı rüzgar türbinlerine göre birçok avantaj barındırmaktadır, daha az mekanik stres, yüksek verimlilik, yüksek kalitede güç, az reaktif güç vb. Değişken hızlı rüzgar türbinlerinde iki tür generatör tipi genellikle kullanılmaktadır, çift beslemeli asenkron generatör ve sabit mıknatıslı senkron generatör. Bu iki generatör tipinin birbirlerine göre avantajları ve dezavantajları vardır. Bu tezde rüzgâr türbini sisteminin analizinde çift beslemeli asenkron generatör seçilmiştir. Rüzgâr türbini sisteminin analizi iki kısımdan oluşmaktadır, sağlıklı şartlar altında ve hata anında. Rüzgâr türbini sistem modeli simulasyon yazılımları ile oluşturulmuştur. Simulasyon sonuçları, rüzgar türbini elemanlarının ayrı ayrı simulasyon yazılımları kullanılarak modellenmesi ve birbirine entegre edilmesi ile elde edilmiştir. Rüzgar türbininin simulasyon yazılımlarının entegre edilmesi ile analizi literatürde yeni bir çalışmadır. Bu çalışmanın avantajı tek bir simulasyon yazılımına göre çok daha gerçekçi sonuç vermesidir. Bazı önemli parametreler, hata durumunda kontrol algoritması gerçeklemek için elde edilmiştir. Simulasyon sonuçları deneysel olarak da doğrulanmıştır. Sonuç olarak sonuçlar tartışılmış ve gelecekte yapılacak çalışma hakkında bilgi verilmiştir.