Enerji temininde gerilimin belirlenen seviyede tutulması, günümüz sanayi tesislerinde güvenli ve verimli üretimin temel şartlarından biri. Ancak değişken yük koşulları ve öngörülemeyen operasyonel durumlar, sistemde gerilim dalgalanmalarına ve dolayısıyla güç kalitesinde kayıplara yol açabiliyor. Bu noktada, otomatik gerilim regülatörü (AVR) sistemleri, jeneratörlerin terminal gerilimini kararlı ve güvenli bir seviyede tutmak için kritik rol oynuyor.
GÜÇ EKİPMANLARININ GÜVENLİĞİNİ TEHDİT EDEBİLİYOR
Klasik PID tabanlı denetleyiciler, AVR sistemlerinde basitlik ve uygulanabilirlik sunarken, tasarım gereği ortaya çıkan aşma (overshoot) ve salınımlar, güç ekipmanlarının güvenliğini tehdit edebiliyor. Mevcut dengeleyici döngüler genellikle sabit kazançlı filtrelerle tasarlanıyor; bu da optimal performans ve ekonomik verim açısından sınırlamalar yaratıyor.
Bu bağlamda, geliştirilen ayarlanabilir stabilizasyon döngüsüne sahip PID tabanlı AVR sistemi, hem performansı artırmayı hem de aşımı minimize ederek sistemin sağlamlığını güvence altına almayı amaçlıyor.
ÖNERİLEN YAKLAŞIM VE TASARIM
Önerilen AVR sisteminde, PID denetleyici ile iç içe geçmiş bir dengeleyici döngü bulunuyor. Bu döngüdeki kazancın ayarlanabilir olması, sisteme ek bir serbestlik derecesi kazandırıyor ve yükseltici ile uyarıcı bileşenlerden kaynaklanan içsel salınımların ortadan kaldırılmasını sağlıyor. Sonuç olarak, jeneratör terminal gerilimi hızlı bir şekilde regüle edilirken ekonomik faydalarla birlikte üstün güç kalitesi elde ediliyor.
Matematiksel modelleme, amplifikatör, uyarıcı, jeneratör, sensör ve dengeleyici kazanç bileşenlerinin modellenmesi temel alınarak gerçekleştirilmiştir. Optimal PID kazançları ve ayarlanabilir dengeleyici döngü kazancı, altı ileri seviye meta-sezgisel algoritma ile belirlendi:
- Yılan Optimizasyonu (Snake Optimizer-SO)
- Koku Ajanı Optimizasyonu (Smell Agent Optimization-SAO)
- Amerikan Zebra Optimizasyonu (American Zebra Optimization Algorithm-AZOA)
- Karahindiba Optimizasyonu (Dandelion Optimization Algorithm-DOA)
- Ceylan Optimizasyonu (Gazelle Optimization Algorithm-GOA)
- Pelikan Optimizasyonu (Pelican Optimization Algorithm-POA)
Maliyet fonksiyonu olarak, integral zaman mutlak hata (ITAE) kriteri kullanıldı ve kazanç değerleri 0,1–10 aralığında optimize edildi.
Simülasyonlarda, POA ve SAO algoritmaları ile ayarlanmış AVR sistemleri, parametre değişikliklerine rağmen sıfır aşım performansı gösterdi. Özellikle yükselme ve tepe zamanlarının optimize edilmesiyle, sistem salınımlardan arındırılarak güç ekipmanlarının güvenliği garanti altına alındı.
SO, AZOA, GOA ve DOA olmak üzere diğer algoritmalar minimal kontrol çabası ile jeneratör terminal voltajının takibini sağlasa da, küçük aşım değerleri gözlendi. Bu, ekonomik açıdan avantaj sağlarken, sıfır aşım garantisi açısından SAO ve POA algoritmalarının ön plana çıkmasını sağladı.
Parametre değişimlerine karşı yapılan sağlamlık analizlerinde, amplifikatör, uyarıcı ve sensör parametrelerindeki değişimlerin, sistem performansını büyük ölçüde etkilemediği gözlendi. SAO ve POA ile ayarlanmış AVR sistemleri, amplifikatör kazancındaki %50’lik değişime rağmen yerleşim süresinde herhangi bir olumsuz etki göstermedi; bu da sistemin dayanıklılığını ve güvenliğini ortaya koydu.
PARAMETRE DEĞİŞİMLERİNE KARŞI YÜKSEK SAĞLAMLIK SAĞLIYOR
Ayarlanabilir stabilizasyon döngüsüne sahip PID tabanlı AVR sistemi, hem aşım azaltımı hem de parametre değişimlerine karşı yüksek sağlamlık sağlıyor. SAO ve POA algoritmaları ile sıfır aşım performansı garanti altına alınırken, diğer algoritmalar minimum kontrol çabası ile terminal voltaj takibini optimize ediyor.
Bu tasarım, enerji üretim tesislerinde, güç ve ölçüm ekipmanlarının güvenliğini sağlayacak şekilde uygulanabilir ve ekonomik bir çözüm sunuyor. Özellikle endüstriyel otomasyon ve Bakım 4.0 uygulamalarında, sistem performansının güvenilir ve öngörülebilir şekilde yönetilmesi açısından kritik bir rol oynayabilir.
