طراحی و شبیه سازی سیستم هیدرولیک ترمز توربین های بادی مگاواتی

در این پژوهش، مکانیزم های ترمزگیری در توربین باد و سیستم های تحریک ترمز مورد بررسی قرار گرفته و با توجه به استانداردهای مربوط به توربین باد، مدار هیدرولیک ترمز مکانیکی غیرفعال (ایمن از خرابی) برای یک توربین بادی 2 مگاواتی طراحی و شبیه سازی شده است. طراحی انجام شده شامل پیشنهاد یک مدار هیدرولیک جدید جهت ترمزگیری دو وضعیتی، محاسبات مربوط به دبی و فشار روغن و انتخاب اجزاء مدار می باشد. منظور از مدار هیدرولیک دو وضعیتی مداری است که می تواند گشتاور ترمزی را در دو سطح مختلف برای توقف های عادی و اضطراری اعمال نماید. علاوه برآن یک مدار هیدرولیک ترمز مکانیکی فعال برای توربین مذکور طراحی و اجزاء آن انتخاب شده است. مزیت اصلی مدار پیشنهاد شده در اینست که فشار در محرکهای ترمزی می تواند کنترل شود. با توجه به اینکه هدف از کنترل فشار در محرکهای ترمز رسیدن به گشتاور ترمزگیری مطلوب می باشد، و از آنجائیکه گشتاور تابع ضریب اصطکاک (دما) و فشار است؛ در سیستم کنترلی ارائه شده از یک حلقه کنترلی با پسخورد دما و فشار استفاده شده است. با اندازه گیری دمای لنت (برای تعیین ضریب اصطکاک) و فشار محرکهای ترمز، گشتاور ترمزی موجود محاسبه شده و با مقدار مطلوب مقایسه می گردد. خطای گشتاور توسط یک کنترلر pid تقویت شده و به یک شیر کنترل فشار تناسبی ارسال می شود. فشار محرکهای ترمز توسط این شیر به نحوی کنترل می شود تا گشتاور ترمزی در وضعیت ترمزگیری مربوطه (ترمزگیری عادی و یا اضطراری) در مقدار ثابتی باقی بماند. به منظور اعتبارسنجی محاسبات انجام شده، مدارهای پیشنهادی در نرم افزار اتومیشن استودیو شبیه سازی و نتایج آن با محاسبات طراحی مقایسه شده است. مقایسه انجام شده توافق خوبی بین پارامترهای طراحی و نتایج شبیه سازی نشان می دهد. در بخش دیگری از این پژوهش، شبیه سازی و کنترل زاویه پیچ پره در یک توربین بادی 2 مگاواتی در نرم افزار اتومیشن استودیو انجام شده است. با توجه به اینکه هدف از کنترل زاویه پیچ رسیدن به توان مطلوب توربین می باشد، در سیستم کنترلی ارائه شده از دو حلقه کنترلی تو در تو استفاده شده که در آن حلقه خارجی بر اساس خطای توان، مقدار مطلوب زاویه پیچ را تعیین و حلقه داخلی زاویه پیچ را کنترل می کند. کنترل زاویه پیچ در حلقه داخلی از طریق فرمان دادن به یک سیستم سروهیدرولیک انجام می گیرد که در آن جابجایی یک عملگر هیدرولیکی رفت و برگشتی به جابجایی زاویه ای پره تبدیل می شود. کنترل کننده مورد استفاده در هر دو حلقه، کنترل کننده pi می باشد. سیستم کنترل کامل، شامل سیستم سروهیدرولیک، کنترلرها و حلقه های فیدبک در نرم افزار اتومیشن استودیو شبیه سازی شده و ضرایب کنترل کننده ها تنظیم گردیده اند. در شرایط یکسان از نظر سرعت باد، نتایج این شبیه سازی با نتایج یک مقاله معتبر مقایسه شده و عملکرد مطلوب سیستم نشان داده شده است.