VOLTAGE AND FREQUENCY CONTROL OF A STAND-ALONE SYNCHRONOUS GENERATOR USING PLC

Abstract

ABSTRACT

In hydroelectric and thermal type power plants, mechanical energy is converted into electrical energy using synchronous generators. One of the most important issues for both the large and medium sized synchronous generators in such power plants, and the smaller synchronous generators found in diesel or gasoline powered generator sets is to keep the frequency and voltage constant according to the changing load because it is very important to keep the voltage and frequency constant for stabilization of the grid. In this thesis, an automatic speed and voltage control of a 1 kW standalone synchronous generator was aimed to be conducted in accordance with the changing load conditions and therefore, an experimental setup was prepared. The experimental setup consists of a synchronous generator, an asynchronous (induction) motor, a frequency converter driving this asynchronous motor, load groups and other equipment necessary for the control of the system. The system is controlled using PLC (Programmable Logic Controller) and it is possible to control and monitor the system through a designed SCADA screen. PID and PI controller methods were performed individually for frequency and voltage control in different load conditions and the results obtained from these two methods were compared with each other accordingly. ÖZET

Hidroelektrik, termik vb. tip enerji santrallerinde, mekanik enerji elektrik enerjisine senkron generatörler ile dönüştürlür. Hem bu tür enerji santrallerinde bulunan büyük ve orta büyüklükteki senkron generatörler hem de dizel veya benzin ile çalışan generatör setlerinde bulunan daha küçük güçlerdeki senkron generatörler için en önemli konulardan biri değişen yük durumlarına göre frekans (devir sayısı) ve gerilimin sabit tutulmasıdır. Çünkü şebeke stabilizasyonu için gerilim ve frekansın sabit tutulması çok önemlidir. Bu tezde 1 kW tek başına çalışan bir senkron generatörün değişen yük durumlarına göre otomatik olarak hız ve gerilim kontrolü yapılmıştır. Bunun için bir deney düzeniği hazırlanmıştır. Deney düzeneği bir senkron generator, bir asenkron motor, bu asenkron motoru süren bir frekans konvertöründen, yük gruplarından ve sistemin kontrolu için gerekli diğer ekipmanlardan oluşmaktadır. Sistemin kontrolü PLC (Programmable Logic Controller) ile yapılmıştır. Oluşturulan SCADA ekranı üzerinden sistemin kontrolü ve izlenmesi yapılabilmektedir. Farklı yük durumlarıda frekans ve gerilim kontrolü için PID ve PI kontrolör yöntemleri ayrı ayrı uygulanmış ve bu iki yöntemden elde edilen sonuçlar birbiriyle kıyaslanmıştır