طراحي كنترل كننده هيبريد تطبيقي توربين بادي جهت تنظيم مناسب و گرفتن ماكزيمم توان خروجي در حضور اغتشاش

كارشناسي ارشد

در اين پايان نامه، طراحي يك كنترلكننده هيبريد براي توربين بادي در شرايط عملياتي و در دو ناحيه عملكرد عمده صورت گرفته است. توربين بادي يك سيستم غيرخطي پيچيده با نواحي عملكرد مختلف است كه بسته به شرايط محيطي و فيزيكي سيستم ناحيه عملكردي تغيير ميكند اما به طوركلي دو ناحيه عمده عملياتي براي توربين بادي در نظر گرفته ميشود كه هدف كنترلي در هر ناحيه متفاوت است. در اين پايان نامه هم كنترل توربين بادي در دو ناحيه صورت ميگيرد؛ در ناحيه اول، هدف دستيابي به ماكزيمم توان خروجي با كنترل سرعت ژنراتور است و در ناحيه دوم هدف ثابت نگهداشتن توان خروجي با كمك كنترلكننده زاويه پيچ پره ها است. در توربينهاي بادي، باد علاوه بر نيروي محرك سيستم، به علت طبيعت تصادفي آن، خود عامل اغتشاش تلقي ميگردد. سيستم كنترل زاويه پيچ پرهها يكي از تكنيك هاي كنترلي است كه براي تنظيم توان خروجي توربين بادي كه دچار نوسان شده، بسيار مورداستفاده قرار ميگيرد. براي كنار آمدن با مشخصات غيرخطي توربين بادي و همينطور فاكتورهاي نامعين و اغتشاشات در هر دو ناحيهي كاري به يك كنترل كننده ي تطبيقي نياز است. براي كنترل زاويه پيچ پرهها با استفاده از كنترلكننده PID معمول، مدل رياضياتي سيستم بايد بهخوبي شناختهشده باشد. از طرف ديگر پارامترهاي تنظيمشده اين كنترل كننده به طور مداوم تغيير نميكنند. براي كنترل سرعت ژنراتور هم كنترلكننده PID داراي مشكلاتي است. اما كنترل كننده فازي داراي مزايايي چون خاصيت تطبيق پذيري و مقاومت بوده و نيازي به مدل رياضياتي دقيقي ندارد، از طرفي دقت كنترلكننده PID در كاهش خطاي حالت ماندگار را نميتوان ناديده گرفت؛ بنابراين در اين پاياننامه كنترلكنندهي هيبريدي طراحي شده كه تركيبي از كنترلكننده فازي تطبيقي و PID است و به اين شكل عمل ميكند كه ابتدا كنترلكننده فازي براي بهبود سرعت پاسخ دهي سيستم و كاهش فراجهش به كار ميرود و وقتي وارد مرحله تنظيم حالت ماندگار شد، كنترلكننده PID براي نگهداشتن خطاي حالت ماندگار در مقدار مينيمم آن وارد ميشود. تغييرات ناگهاني در سرعت باد ممكن است بر قسمتهاي مكانيكي پرهها آثار نامطلوبي بگذارد و عملكرد سيستم را دچار اختلال نمايد، لذا كنترل كننده ي طراحيشده در اين پاياننامه در حضور اغتشاش موجود در سرعت باد بر اساس مدل شبيه سازي طيف كايمال هم ارزيابي شده است. پس از شبيهسازي كنترلكننده هيبريد تطبيقي طراحي شده براي يك توربين بادي 9/ 0 مگاوات و بررسي نتايج آن در شرايط عادي و در حضور اغتشاش، مقايسهاي بين كنترلكننده هيبريد تطبيقي مطرحشده و كنترلكننده PID كه ضرايب آن توسط الگوريتم PSO تعيين شده انجام گرفته است. نتايج شبيهسازي نشان ميدهد كه كنترلكننده هيبريد تطبيقي ميتواند به عملكرد بهتري نسبت به كنترلكننده PID معمول در هر دو ناحيه كاري دست يابد. واژههاي كليدي: توربين بادي، كنترل سرعت ژنراتور، كنتـرل زاويـه پـيچ پـره هـا ، كنتـرل كننـده هيبريـد تطبيقي، دفع اثر اغتشاش

191525

دانشگاه علم و صنعت ايران

كنترل

دكتر محمدرضا جاهد مطلق