An intelligent controlled novel power conditioning for wave energy converter systems

Abstract

Dalga enerjisi, dünyadaki en fazla bulunan fakat yeterince kullanılmayan enerji kaynaklarından biridir Ancak, dalga enerjisi dönüşüm sisteminin karmaşık yapısı, deniz koşulları, mekanik zorluklar ve oldukça yüksek maliyetten dolayı, dalga enerjisi dönüşüm sistemi yeteri kadar yaygın değildir. Yine de alternatif enerji kaynaklarının kullanımına duyulan ihtiyaç, çeşitli kaynakların enerji dönüşüm tasarımlarının geliştirilmesinde etkin olmuştur. Dalga enerjisi, umut vadeden enerji kaynaklarından bir tanesidir ve dünyanın bazı bölgelerinde dalga enerjisi dönüştürücü sistemler kuruludur. Dalga enerjisinin karakteristik yapısının zaman içerisinden kararlı ve önceden kestirilebilir olmaktan çok düzensiz olması sebebiyle dalga enerjisi dönüştürücülerinden elde edilen elektrik enerjisi de düzensiz yapıya sahiptir. Bu sebeple, dalga enerjisi dönüşüm sistemleri, dalga enerjisinin düzgün olmayan özelliklerini gidermek için güç düzenleyici ara yüzüne gerek duymaktadır. Bu çalışmada, kaynak tarafı düzensizliklerini gidermek ve yük kısmından yalıtmak için Anahtarlamalı Güç Filtresi-Yeşil Fiş olarak isimlendirilen yeni bir Esnek Alternatif Akım İletim güç koşullandırıcısı sunulmaktadır. Bu anahtarlamalı güç filtresi-yeşil fiş, yeni bir DA-DA Esnek Alternatif Akım İletim cihazıdır ve geliştirilen uygun anahtarlama anları ile kontrol edilmektedir. Kaynak tarafındaki düzensizlik ile uyumlu çalışmak için uyarlanabilir akıllı denetleyicilerin geliştirilmesi gereklidir. Bu sebeple, klasik, bulanık ve klasik-bulanık birleştirilmiş denetleyiciler de irdelenerek, gerilim, akım ve güç gibi kontrol parametrelerinin değişimine dayalı adaptif yapılı denetim tasarlanmış ve kullanılmıştır. Geliştirilen bütün sistem modelleri hem benzetim hem de deneysel olarak test edilmiştir. Sistem performansları ve model doğrulama için benzetim modeli sonuçları, uygulamadan elde edilenler ile karşılaştırılmıştır. The wave energy is the biggest and untapped energy sources on planet Earth. However, the wave energy conversion is not ubiquitous enough due to its structure complexities, sea conditions and high cost. However, the need of using alternative energy sources has an impact on developing energy conversion schemes from various sources that seems to be costly but have promising future. The wave energy is one of these promising energy sources and has been installed in some specific sites around the world. Since the characteristic behavior of the wave energy is irregular rather than being stable and predictable for time durations, the electrical power obtained by wave energy converters has an irregular behavior, as well. Therefore wave energy conversion systems require interfacing power conditioners to compensate the irregular characteristics of the wave power. A novel power conditioner FACTS device, called Switched Power Filter - Green Plug is introduced in this study in order to compensate and isolate the load side electrical quantities from the source side irregularities. The novel SPF-GP is a DC-DC type FACTS device and controlled by developing proper switching sequences. In order to comply the irregularity on the source side, adaptive based intelligent controllers are required to be developed. Therefore classical, fuzzy, and classical-fuzzy combined controllers are also studied to be operated by including adaptively in terms of the variations in control parameters such as voltage, current, and power. All system models are developed and tested both by simulation and implementation. Simulation model results are compared with those of obtained from implementation for model validation and system performances.