This thesis involves grid impedance estimation based adaptive controller design for back-to-back wind turbine power converters for stable operation in distorted and weak grid. The study focuses on the low frequency harmonic elimination of injected current to the grid under distorted grid conditions and maintaining system stability under wide range of grid impedance values for Voltage Source Inverters (VSIs) connected to the grid via LCL filter. To eliminate 5th and 7th harmonics of the injected current, a current controller with harmonic compensator is developed on the grid side controller. The system stability is evaluated by means of several control methods and ensured by adjusting the parameters of Phase Locked Loop (PLL) based on real-time estimated grid impedance. The control design is analyzed by detailed computer simulations. Obtained results are verified by laboratory experiments with a 300 kW wind turbine system which consists of squirrel cage induction generator, IGBT based back-to-back converter and LCL filter. Different operating conditions are considered to provide a through performance evaluation of the designed system.

Bu tez, sırt sırta rüzgar türbini güç çeviricilerinin bozuk ve zayıf şebeke koşulları altında dengeli çalıştırılabilmesi için şebeke empedansı tahminine dayalı uyarlamalı kontrolcü tasarımını içermektedir. Bu çalışma, şebekeye LCL filtreyle bağlı gerilim kaynaklı eviriciler için zayıf şebeke koşulları altında şebekeye basılan akımın düşük frekans harmoniklerini gidermeye ve geniş şebeke empedansı aralığında sistem dengesini sürdürmeye odaklanmaktadır. Şebekeye basılan akımın 5. ve 7. harmoniklerini gidermek için şebeke tarafı kontrolcüsünde harmonik gidericili akım kontrolcüsü geliştirilmiştir. Sistem kararlılığı çeşitli kontrol yöntemleriyle değerlendirilir ve gerçek zamanlı şebeke empedansı tahminine dayanarak faz kilitlemeli döngü parametrelerinin ayarlanmasıyla sağlanır. Tasarım çalışmaları, ayrıntılı bilgisayar benzetimleri aracıyla analiz edilmektedir. Elde edilen sonuçlar sincap kafesli asenkron generatör, IGBT tabanlı sırt sırta çevirici ve LCL filtre içeren 300 kW güç değerli bir rüzgar türbini sisteminde laboratuvar deneyleriyle doğrulanmaktadır. Bu çalışmada, tasarımı yapılan sistemin tamamıyla eksiksiz ve kapsamlı bir başarım değerlendirmesini sunabilmek amacıyla farklı çalışma koşulları göz önünde bulundurulmaktadır.