مدلسازی دینامیکی وکنترل چند متغیره توربین بادی با محورافقی به منظور پایدار سازی توان خروجی و کاهش بارگذاری

امروزه با توجه به محدود بودن ذخایر مورد استفاده برای تولید انرژی، مانند سوخت های فسیلی و نفت و گاز ونیز تاثیرات نا مطلوبی که استفاده از این سوخت ها به دلیل انتشار گازهای گلخانه ای بر روی محیط زیست دارند، استفاده از انرژی های نو در قالب انرژی های تجدید پذیر اهمیتی دو چندان یافته است. در این میان استفاده از انرژی باد به دلیل دارا بودن ویژگیهای مطلوب به عنوان یک منبع تولید انرژی پایدار و قابل اطمینان، درجایگاه ویژه ای قرار دارد. در این پایان نامه هدف مدلسازی و کنترل یک توربین بادی با محور افقی می باشد. به منظور مدلسازی رفتار توربین، از روش فضای حالت استفاده شده است که در این روش، رفتار دینامیکی سیستم بر اساس تعداد مشخصی متغیر حالت بیان می شود. تعداد این متغیرهای حالت وابسته به درجات آزادی سیستم می باشد. پس از آن، از فیدبک متغیرهای حالت سیستم به منظور کنترل خروجی مورد نظر، استفاده شده است. در یک توربین بادی وظایف اصلی کنترلر، بهینه سازی توان خروجی توربین با استفاده از تنظیم سرعت دوران روتور و همچنین کاهش بارگذاری بر روی قسمت های مختلف توربین، از جمله تنش های خمشی پره ها در محل اتصال به هاب می باشد. به منظور کنترل یک توربین می توان از ورودی گشتاور ژنراتور و یا ورودی زاویه شیب پره ها به عنوان ورودی های کنترل استفاده نمود. استفاده از یک ورودی کنترل به تنهایی، در بسیاری از موارد نمی تواند منجر به عملکرد مطلوب سیستم شود و گاهی اوقات ممکن است باعث تحریک مدهای ارتعاشی پره ها، سیستم انتقال قدرت و یا برج شده و بنابراین منجر به ناپایداری سیستم شود. به منظور رفع مشکلات بیان شده، از یک کنترل کننده با دو ورودی کنترل(ورودی گشتاور ژنراتور و زاویه شیب پره ها)، استفاده شده است. این کنترلر بر اساس یک مدل پنج درجه آزادی که دربردارنده مدهای ارتعاشی سیستم انتقال قدرت، پره ها و برج می باشد، طراحی شده است. در پایان نتایج مربوط به استفاده از این کنترلر ارائه شده است. مشاهده می شود که استفاده از دو ورودی کنترل به صورت همزمان، باعث بهبود عملکرد سیستم در مقایسه با حالت تک ورودی می شود.