مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مدل سازی و طراحی کنترل کننده ی فیدبک حالت دینامیکی به همراه تخمین گر سرعت باد، در توربین های بادی سرعت متغیر

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه شهید بهشتی
2 هیات علمی دانشگاه شهید بهشتی پردیس فنی و مهندسی شهید عباسپور
چکیده
در این مقاله، به منظور بهبود عملکرد کنترل کننده و افزایش بازده ی توربین بادی 660 کیلووات وستاس، تحقیقاتی مبتنی بر تئوری و تجربه با استفاده از داده های عملی صورت گرفته و یک کنترل کننده ی فیدبک حالت طراحی شده است. داده های واقعی به دست آمده از سایت بادی بینالود، نشان می دهد که این توربین ها دارای بازده ی پایینی می باشند. این مسئله ناشی از عملکرد ضعیف کنترل کننده های کلاسیک در ردیابی توان ماکزیمم (در ناحیه ی بار جزئی) و همچنین خطای قابل ملاحظه در اندازه گیری سرعت باد می باشد. در این تحقیق، برای رفع این مشکلات، یک کنترل کننده ی فیدبک حالت که باعث بهبود عملکرد توربین می شود، طراحی شده است. در این کنترل کننده، به منظور کنترل گشتاور ژنراتور، از سرعت ژنراتور و گشتاور آیرودینامیکی فیدبک گرفته شده است. همچنین با استفاده از سرعت زاویه ای روتور و گشتاور آیرودینامیکی، مقدار سرعت باد با دقت بسیار مطلوب تری در مقایسه با اندازه گیری سرعت باد با بادسنج، تخمین زده شده است. با توجه به اینکه طراحی کنترل کننده و همچنین شبیه سازی عملکرد سیستم کنترلی نیاز به مدل دقیق سیستم دارد، مدل سازی کامل توربین باد در زیرسیستم های مختلف انجام شده و پارامترهای آن با استفاده از داده های واقعی شناسایی شده اند. شبیه سازی های انجام شده در نرم افزار متلب نشان دهنده ی بهبود عملکرد کنترل کننده ی فیدبک حالت طراحی شده در مقایسه با کنترل کننده ی کلاسیک استفاده شده در توربین واقعی می باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Modeling and design of dynamic state feedback controller with wind speed estimator, in variable speed wind turbines

نویسندگان English

Vahid Fazlollahi 1
Mostafa Taghizadeh 2
چکیده English

In this paper, in order to improve the control performance and increase the efficiency of Vestas 660 kW wind turbine, a research based on theory and practice, using real data is done, and a state feedback controller is designed. The actual data obtained from Binalood wind power plant, show that these turbines have a low efficiency. This is due to the poor performance of the classical controller in tracking maximum power in the partial load area, and the significant error in measurement of wind speed. In this research, to solve these problems, a state feedback controller is designed which improves the turbine performance. In this controller, in order to control the generator torque, feedback of generator speed and aerodynamic torque are taken. Also, using the rotor speed and aerodynamic torque, the wind speed is estimated much more accurately than it is measured by an anemometer. Since, an accurate model of the system is needed for controller design and simulation, wind turbine modeling is done in different subsystems, and its parameters are identified using real data. Simulations performed in MATLAB, indicate the improvement of the system performance with the designed state feedback controller, compared to the classical controller in the actual wind turbine

کلیدواژه‌ها English

Wind turbine
Modeling
State feedback controller
Induction Generator