Üç fazlı rüzgâr türbinleri için güç konvertör tasarımı ve uygulaması

Abstract

Ülkemizdeki elektrik enerji talebinin yaklaşık olarak % 80 termik enerji santrallerinden karşılanmaktadır. Türkiye’ de, elektrik enerjisi ihtiyacımızı karşılamak için dış ülkelere bağımlılığımız vardır. Bu nedenle, elektrik enerjisi üretimi için yenilebilir enerji kaynaklarından faydalanmanın önemi gün geçtikçe artırmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynakları, rüzgâr santralleri ve güneş santralleri başta olmak üzere birçok çeşidi vardır. Son zamanlarda, rüzgâr santralleri sürdürülebilirlik özelliğinden dolayı oldukça önem kazanmaktadır. Buna ek olarak, rüzgâr türbinlerinin kullanımının artması ile yakıt tasarrufu gerçekleştirilecek bunun yanı sıra şehir kirliliği ve karbon emisyonu azaltılacaktır. Rüzgar türbinlerinde, DA jeneratörleri, çift beslemeli asenkron jeneratör ve sürekli mıknatıslı senkron olmak üzere üç tip jeneratör kullanılmaktadır. Çift beslemeli asenkron jeneratör bu tiplerin içerisinde en yaygın olarak kullanılan jeneratör tipidir. Rüzgar türbinlerinin, şebekeye bağlanması için gerekli olan iki çeşit çeviriciye ihtiyacı vardır. Bu çalışmada, üç seviyeli üç fazlı şebeke yanı çevirici tasarlanmıştır. Tasarlanan çevirici çıkışı, girişine uygulanan DA gerilim değerinden bağımsız olarak çıkışından 3 faz gerilimlerinin genliğini sabit değerde tutulmuştur. STM 32F407 kullanılarak üretilen darbe genişlik modülasyonu (DGM) sinyalleri vasıtasıyla üretilen 3 faz gelimlerinin frekansları 50 Hz sabitlenmiştir. Bu nedenle, rüzgar türbinin şebekeye bağlanma şartlarının yerine getirmesi sağlanmıştır.

Approximately 80% of the electrical energy demand in our country is generated by thermal power plants. Turkey depends on foreign countries to meet electrical energy needs. Therefore, the importance of using renewable energy sources for electrical energy generation is increasing day by day. There are many types, especially renewable energy sources, wind power plants and solar power plants. Recently, wind farms have gained importance due to their sustainability feature. In addition, with the increase in the use of wind turbines, fuel savings will be achieved, as well as urban pollution and carbon emissions will be reduced. Three types of generators are used in wind turbines: DC generators, double-fed asynchronous generators and permanent magnet synchronous generators. The double-fed asynchronous generator is the most widely used generator type among these types. Wind turbines need two types of converter that are required to connect to the grid. In this study, a three-level threephase grid side converter is designed to wind turbine. The designed converter output voltages kept the amplitude of the 3 phase voltages at a constant value regardless of the DC voltage value applied to its input. The frequencies of the 3 phase voltages generated by the pulse witdh pulse width modulation (PWM) signals generated using STM32F407 are fixed at 50 Hz.