كنترل مقاوم زاويه پيچ مستقل يك توربين بادي سرعت متغير به منظور كاهش بارهاي مكانيكي

Individual Pitch Angle Robust Control of a Variable Speed Wind Turbine to Mitigate Mechanical Loads

اساسا براي كنترل توان خروجي و كاهش بارهاي مكانيكي در سرعت هاي باد بالاتر از مقدار نامي از كنترل كننده زاويه پيچ استفاده مي كنند. در اين مقاله، توربين باد بر مبناي مدل دوجرمي ساده شده، مدل سازي شده است و كنترل كننده مد لغزشي تطبيقي براي كنترل زاويه پيچ بر مبناي استراتژي كنترل مستقل زاويه پيچ، طراحي شده است. به منظور استفاده از استراتژي كنترل مستقل زاويه پيچ، روش تك پره به كار گرفته شده است. با تقسيم مدل توربين باد به زيرسيستم هاي آيروديناميك و مكانيك، معادلات حاكم بر هر كدام از زيرسيستم ها استخراج شد. با طراحي و اعمال كنترل كننده مد لغزشي تطبيقي بر مدل دوجرمي توربين باد، رفتار سيستم نسبت به ورودي هاي باد پله و توربولانسي مشاهده و شبيه سازي شده و همچنين به منظور اعتبارسنجي عملكرد كنترل كننده مد لغزشي تطبيقي بر رفتار سيستم، شبيه ساز فست استفاده شده است. پروفيل هاي باد مورد استفاده در شبيه ساز فست با استفاده از نرم افزار توربسيم توليد شده اند. به منظور مطالعه اثرات تغييرات محيطي روي رفتار ديناميكي سيستم، پاسخ كنترل كننده در حضور عدم قطعيت پارامتري سيستم بررسي شده است. لازم به ذكر بوده كه در هر يك از اين شبيه سازي ها، خطاي رديابي سرعت روتور در معيارهاي مختلف محاسبه و ارزيابي شده است.

Conspicuously, pitch angle control strategy has been applied to mitigate the influence of mechanical load and also output power control at above-rated wind speeds. In this paper, a wind turbine is modeled based on simplified two-mass model and an adaptive sliding mode controller (ASMC) is designed based on individual pitch control (IPC) strategy. To do this, the single-blade approach is used and the wind turbine was divided into aerodynamics and mechanical subsystems and governing equations of each subsystem were derived. By designing and applying the ASMC to two-mass model, system behavior is observed and simulated in terms of step and turbulent wind speed inputs. In addition, to verify the validity of the ASMC, the proposed controller is implemented in the FAST environment and the wind speed profiles are generated using TurbSim. In order to analyze the environmental effects on the dynamic behavior of the system, the controller performance is explored in presence of parametric uncertainties. It should be noted that rotor speed tracking error is evaluated and demonstrated through different criteria.