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.