Rüzgar Enerjisi Dönüşümü Elülatorü
5. İzmir Rüzgar Sempozuumu ve Sergisi
Siamak Pourkeivannour
ODTÜ Rüzgem
• Hesaplamalı Aerodinamik • Deneysel Aerodinamik • Yapı ve Malzeme • Elektromekanik • Büyük Rüzgar Tüneli
Başlıklar
• Rüzgar Türbünü Emülatörü • MPPT Yöntemleri Uygulaması • Emülatör Üzerinde Büyük Rüzgar Türbinlerini Ölçekleme Yöntemi
ile Emülasyon • Ada Modunda Çalışan Mikro Şebeke
Rüzgar Türbini Emülatörü
• Rüzgar Profillerini Sisteme
Uygulama
• MPPT Algoritmalarını Sisteme
Geliştirme
• Güvenli Test Ortamı
• Şebeke Hatalarını Oluşturma ve
Çözüm Üretme
Rüzgar Türbini Emülatörü
• Arayüzü Bilgisayar • AC-DC-AC
Dönüştürücüler • Sabit Mıktatıslı Jeneratör • Sincab Kafesli Motor • Tork Ölçer • Veri Toplama ve Kontrol
ASENKRON MOTORAC/AC
AC ŞEBEKE
~
ARAYÜZÜ PROGRAM
RÜZGAR DATASI
PM JENERATÖR DC/ACAC/DC
Tork ÖLÇER
DAQ CİHAZ DAQ CİHAZ
Emülatörden veri toplayıp
kurulumu kontrol
etmek için LabVIEW'i
kullanır
Grid Data
LABVİEW AC sürücülerde iletişim kurmak için TCP-IP bağlantısını kullanıyor
AC ŞEBEKE
~Şebeke Simülatörü
Şebeke simülatörüşebeke davranışını
taklit eder.Kullanıcı tarafından
programlanabilir.
Sistem güçü 10 kW
Sabit Mıknatıslı Alternatör
Rüzgar Türbin Emülatörü
Veri Toplama Bileşeni
Arayüzü Bilgisayarı
Filtreler
AC-DC-AC SürücülerAC-DC-AC Sürücüler
Sabit Mıknatıslı Alternatör
Rüzar Türbini Emülatörü
Veri Toplama Bileşeni
Arayüzü Bilgisayarı
Filterler
Rüzgar Türbini Emülatörü Arayüz Programı
• Türbin Özellikleri
• Rüzgar Hızı Girişi
• Jeneratör Hız Referance/MPPT
• Şaft Tork ve Hız
• Voltaj Akım ve Güç Verileri
MPPT (Maksimum Güç Noktası Takibi)
• Optimum Tip Speed Ratio
𝑃𝑃𝑡𝑡 = 0.5 𝜌𝜌 𝐶𝐶𝑝𝑝 λ, β 𝐴𝐴 𝑣𝑣3
𝐶𝐶𝑝𝑝 λ, β = 𝐶𝐶1𝐶𝐶2λ𝑖𝑖− 𝐶𝐶3β − 𝐶𝐶4 𝑒𝑒
−𝐶𝐶5λ𝑖𝑖 + 𝐶𝐶6λ
𝜔𝜔𝑜𝑜𝑝𝑝𝑡𝑡 =λ𝑜𝑜𝑝𝑝𝑡𝑡 𝑣𝑣𝑅𝑅
050
100150200250300350400450
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Shaf
t Spe
ed (R
PM)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Out
put P
ower
(w)
Time (s)
4
5
6
7
8
9
10
11
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Win
d Sp
eed
(m/s
)
MPPT (Maksimum Güç Noktası Takibi)
• Hill Climb Method
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
0 100 200 300 400 500 600 700
POW
ER (W
)
RPM
V=12 m/s
V=10 m/s
Dinamik Davranışının Ölçekli Emülasyonu
Dinamik Davranışının Ölçekli Emülasyonu
∆𝜔𝜔𝑒𝑒𝑒𝑒[𝑛𝑛 + 1]∆𝑡𝑡
=1𝐾𝐾𝜔𝜔
𝑇𝑇𝑇𝑡𝑡[𝑛𝑛] − 𝑇𝑇𝑡𝑡𝑒𝑒[𝑛𝑛]𝐽𝐽𝑒𝑒𝑒𝑒
𝜔𝜔𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑛𝑛 + 1 = 𝜔𝜔𝑒𝑒𝑒𝑒 𝑛𝑛 + ∆𝜔𝜔𝑒𝑒𝑒𝑒[𝑛𝑛]
Simülasyon Sonuçları
Deneysel Sonuçlar
WTE Shaft Speed
WTE Turbine Torque
Simulasyon ve Deneysel Sonuçları Karşılaştırması
Initial Shaft Speed (p.u.)
Final Shaft Speed (p.u.)
Time Constant for 63% of
Exponential Growth
(s)
Shaft speed value after 1 time constant
(p.u.)
Shaft speed value after 5 time constant
(p.u.)
1.5 MW Sim 0.509 0.615
3.43
0.5761
0.615
Scaled Down to 10.8 kW Sim
0.509 0.615
3.43
0.5761
0.615
Scaled Down to 10.8 kW
WTE
0.51 0.61
4
0.58
0.61
Labratuvarda Bir Mikro Şebeke
• Ana Şebeke
• Yükler
• Güç Üreticileri
• Enerji Depolama Ünitesi Main Grid
Local Loads Local Generators
Renewable Energy Sources
Energy Storage
Şebeke Standartları
Voltage Ride Through Regulations
ENTS-O DG’s Frequency Regulations
(European Network of Transmission System Operators for Electricity)
Beni dinlediğiniz için teşekkür ederim.