Otomatik gerilim regülatörlerinde denetleyici optimizasyonu için meta-sezgisel algoritmaların kullanılması

Abstract

Senkron generatörler mekanik enerjinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü elektrik üretiminde kullanılan temel makinelerdir. Senkron generatörlerin çıkış gerilimi uygulanan uyartım akımına ve devir sayısına bağlıdır. Senkron generatörler çoğunlukla şebekeye bağlı çalıştıkları için şebekenin elektriksel yük dinamiklerinden ve arıza olaylarından doğrudan etkilenirler. Bu tür etkilerden dolayı senkron generatörün çıkış gerilimi değişebilir. Senkron generatörlerin çıkış gerilimi sabit tutulmaz ise güç sistemine ve bu güç sisteminde çalışan cihazlara zarar vereceği gibi enterkonnekte sisteme bağlı şebekelerin verimini de düşürecektir. Güç sistemi şebekeleri enterkonnekte şebeke olduğu için bu gerilim değişimi ne kadar düşük olursa olsun bir an önce tespit edilip sistem kararlı hale getirilmelidir. Bu sebeple otomatik gerilim regülatörleri (OGR) gibi çeşitli denetleyici sistemler kullanılarak gerilim sabit tutulmalıdır. Bu tez çalışmasında, senkron generatörün çıkış gerilimini düzenleyerek şebekenin ve şebekedeki çalışan cihazların gerilim seviyesini ayarlayıp sabit tutmak amacıyla denetleyicisiz, P, PI, PID, PSO ve GA tabanlı hibrit denetleyicili sistemler tasarlanıp senkron generatörün çıkış gerilimi kontrol edilmiş ve sonuçları karşılaştırılmıştır. Senkron generatörün çıkış gerilimini ayarlamak için kullanılan PID denetleyicili bir OGR’nin kazanç parametrelerinin optimizasyonu için meta-sezgisel algoritmaların kullanılması sisteminin gerilim regülasyonu performansını artırdığı görülmüştür. Karşılaştırma kriterleri maksimum aşım, yükselme zamanı ve oturma zamanıdır. Karşılaştırma sonuçlarında geçici yanıt analizi, yer kök analizi ve frekans cevabı analizi değerlendirilip sunulmuştur.

Synchronous generators are basic machines used in electricity generation where mechanical energy is converted into electrical energy. The output voltage of synchronous generators depends on the applied excitation current and the number of revolutions. Since synchronous generators mostly work connected to the grid, they are directly affected by the electrical load dynamics and fault events of the grid. Due to such effects, the output voltage of the synchronous generator may change. If the output voltage of synchronous generators is not kept constant, it will damage the power system and the devices working in this power system, as well as reduce the efficiency of the networks connected to the interconnected system. Since power system networks are interconnected networks, this voltage change, no matter how low, must be detected as soon as possible and the system must be stabilized. For this reason, the voltage must be kept constant by using various control systems such as automatic voltage regulators (OGR). In this thesis study, controller-free, P, PI, PID, PSO and GA based hybrid controller systems were designed in order to regulate the output voltage of the synchronous generator and keep the voltage level of the network and the devices operating in the network constant, and the output voltage of the synchronous generator was controlled and the results were compared. It has been observed that using meta-heuristic algorithms to optimize the gain parameters of an OGR with a PID controller used to adjust the output voltage of a synchronous generator increases the voltage regulation performance of the system. Comparison criteria are maximum overshoot, rise time and settling time. In the comparison results, transient response analysis, ground root analysis and frequency response analysis were evaluated and presented.