مدل‌سازي غيرخطي و كنترل جامع مقاوم توربين بادي سرعت‌ـ متغير با ژنراتور القايي قفس سنجابي و كنترل زاويۀ پيچش پره‌ها

Nonlinear Modelling and Complementary Robust Control of Variable Speed Pitch Regulated Wind Turbine Generator

در اين مقاله، پس از ارائۀ مدل فضاي حالت غيرخطي توربين بادي با ژنراتور القايي قفس سنجابي، ابتدا مدل تجميع‌يافتۀ غيرخطي توربين بادي سرعت متغير با تغيير زاويۀ پيچش پره‌ها توسعه يافته، سپس كنترل‌كنندۀ اوليه و مولد سيگنال مرجعي طراحي مي‌شود كه در سرعت‌هاي مختلف باد، ضمن كنترل ولتاژ پايانۀ خروجي ژنراتور، بالا بردن بازدهي آن و افزايش توان استخراج‌ شده از انرژي باد، سيستم را به نقطۀ كار مطلوب هدايت كند. در ادامه به روش ∞H، براي مدل خطي‌ شده، يك كنترل‌كنندۀ تكميلي مقاوم طراحي مي‌شود كه سيستم را در حضور نامعيني‌هاي ايجادشده در آن براي بهبود عملكرد در حالت گذرا كنترل نمايد. ايدۀ كنترل تكميلي كه قبل از اين براي نيروگاه‌هاي آبي و حرارتي استفاده شده، در اين مقاله براي توربين‌هاي بادي به‌كار رفته است.

This paper presents a complete nonlinear model for a wind turbine system with a variable speed cage machine generator, firstly. Then a primary controller which is named “reference signal generator” will be designed to lead system to optimum operating condition at various wind speeds. Regulating terminal voltage of generator, increasing generator efficiency and maximum power tracking are the control objectives. Finally using the linearized state space model of system, a complementary robust H∞ controller will improve transient response of the system considering its uncertainties in the aerodynamic parameters. Simulation results show that the proposed controller damps the power oscillation more rapidly and improves stability of overall system.