ASENKRON GENERATÖRÜN UÇ GERİLİMİNİN KONTROLÜ İÇİN UYARTIM KONDANSATÖRÜNÜN ANAHTARLANMASI Sencer ÜNAL Yakup DEMİR Mehmet ÖZDEMİR Fırat Üniversitesi Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü 23119 ELAZIĞ (sencerunal@firat.edu.tr) (ydemir@firat.edu.tr) (mozdemir@firat.edu.tr) ÖZET Bu bildiride, kendinden uyartımlı asenkron generatörün uç geriliminde yük ve hızdan dolayı meydana gelebilecek değişimleri önleyebilmek amacıyla ORCAD-PSPICE V9.0 devre tasarım programına dayalı bir benzetim sunulmuştur. PSPICE programına dayanan bu model ile, kendinden uyartımlı asenkron generatörün sargıları arasındaki gerçek fiziksel bağlantıların incelenmesi ve kontrol tekniklerinin daha ayrıntılı gösterilmesi amaçlanmıştır. Bu çalışmada, kendinden uyartımlı asenkron generatörün matematiksel modeli ile PSPICE paket programında uygun devreler kurularak yeni bir benzetim modeli hazırlanmıştır. Bu modelde, uyartım için kullanılan kondansatörlere paralel olarak çift yönlü IGBT’ ler bağlanarak, değişik hız ve yük değerlerine göre gerekli mıknatıslanma akımını sağlamak için uyartım kondansatörleri anahtarlanmıştır. Benzetim sonuçlarından, generatörün geriliminde oluşacak değişimler karşısında IGBT’ lerin anahtarlama frekanslarının uygun oranda ayarlanması ile uç gerilimindeki değişimlerin engellenebileceği görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Generatör, Kontrol, Uyartım Kondansatörü 1. GİRİŞ Son yıllarda enerjiye olan ihtiyacın artması, araştırmacıların yeni ve yenilenebilir enerji kaynaklarını ekonomik ve güvenilir bir biçimde işletime sokabilmek için yoğun çaba sarfetmelerine neden olmuştur. Bu kaynaklardan bir tanesi de rüzgar gücüdür [1]. Rüzgar enerjisini elektrik enerjisine dönüştürmek için, rotor dönme hızının rüzgar hızına bağlı olarak sürekli değişken olması ve ucuzluğu gibi nedenlerle asenkron generatörün kullanımı yaygın bir uygulama olarak göze çarpmaktadır [2]. Bu tür sistemlerde amaç generatör-türbin bileşiminin değişen rüzgar hızı ve yük koşullarında sabit gerilim ve frekans üretebilmesidir. Ancak bu sistemlerin bazı sorunları bulunmaktadır. Generatör rüzgar hızına bağlı olarak değişik frekanslarda çalıştırılmak zorunda olduğundan generatörün uç gerilimi ve frekansı buna bağlı olarak sürekli değişecektir [2,3]. Generatör yük ile çalışırken, yükün özelliğine göre mıknatıslanma akımının değeri değişecek ve bu da uç geriliminin değişmesine neden olacaktır. Yükün çektiği akımın içerdiği indüktif bileşen ne kadar küçük olursa, generatör uçlarında üretilen gerilimin değişimi o kadar küçük olacaktır [4,5]. Uç geriliminde meydana gelecek bu değişimleri önleyebilmek için uyartım kondansatörlerinin, tahrik sisteminin veya rotoru sargılı olan asenkron generatörlerde rotor devresinin direncinin kontrolü gerekmektedir [5,6]. Gerilim seviyesinin değişimini önlemek için bir çok çalışma yapılmıştır [2,5]. Bu çalışmaların çoğunda uç gerilimi; generatör, akü ve inverter sistemleri ile veya rüzgar hızına bağlı olarak uyartım kapasitesine bağlanan tristörlü A.C. kıyıcıların kontrolü ile korunmaktadır. Ayrıca uç gerilimi, rotoru sargılı asenkron generatörlerde uyartım kondansatörünün değeri sabitken rotor direncinin değiştirilmesiyle de korunabilmektedir. Bu çalışmada, kendinden uyartımlı asenkron generatörün uç geriliminde meydana gelebilecek değişimleri önleyebilmek amacıyla ORCAD-PSPICE V9.0 devre tasarım programına dayalı bir benzetim yapılmıştır. Bu benzetim programında Şekil-1’de görüldüğü gibi uyartım kondansatörlerine paralel olarak çift yönlü IGBT’ ler bağlanmıştır. Bu IGBT’ ler ile, değişik hız ve yük değerlerine göre gerekli mıknatıslanma akımını sağlayacak şekilde uyartım kondansatörleri anahtarlanmış ve uç geriliminde meydana gelebilecek değişimlerin engellendiği görülmüştür. Şekil 1. Asenkron generatörün uç geriliminin kontrolü için gerçekleştirilecek devrenin blok diyagramı