عباس رمضانی

با افزایش حجم توربین های بادی، اثرات بارگذاری دینامیکی بر ساختار توربین بادی به طور چشم گیری افزایش می یابد. بنابراین تقاضای رو به رشدی برای سیستم های کنترل جهت رفع اثرات بارهای ساختاری علاوه بر اهداف اصلی کنترلی از جمله تنظیم توان خروجی وجود دارد. پس کاهش بار و خستگی ناشی از آن، یکی از اهداف کلیدی سیستم های کنترل توربین های بادی جدید مطرح می شود. لذا برای دست یابی به این اهداف، به تنظیم زاویه گام پره ها به صورت مستقل برای کاهش بارگیری نامتقارن ناشی از برش باد عمودی و سایه برج در پره ها و همچنین به حفظ توان خروجی در مقدار نامی برای سرعت های باد بالاتر از سرعت باد نامی پرداخته شده است که از اهداف اصلی کنترلی در ناحیه سوم عملیاتی توربین بادی است. در این پژوهش، کنترل کننده بهینه برای حفظ توان توربین بادی در مقدار نامی و کنترل کننده PI جهت کاهش بارهای ریشه پره ارائه شده است. با توجه به دینامیک غیرخطی توربین بادی و با توجه به اهمیت زیاد کیفیت توان تولیدی توسط توربین و از آنجا که عملکرد بهتر کنترلکننده زاویه ی گام، کیفیت بهتر خروجی سیستم زاویه گام و متعاقباً کیفیت بهتر توان تولیدی توربین را به دنبال دارد، بهینهسازی عملکرد کنترل با یک کنترل کننده غیرخطی امری ضروری است .بنابراین یک قانون کنترل بهینه غیرخطی به کار برده شده است. در این پژوهش، با استفاده از روش معادله ریکاتی وابسته به حالت، یک کنترل کننده غیرخطی بهینه برای ردیابی سرعت روتور نامی به عنوان سیگنال مطلوب طراحی شده است. شبیه سازی بخش کنترلی با استفاده از MATLAB/Simulink و مدل سازی قسمت های مکانیکی با استفاده از FAST انجام شده و همچنین AeroDynبرای مدل سازی قسمت های آیرودینامیکی به کار گرفته شده است. پروفیل باد مربوطه توسط نرم افزار TurbSim تولید گشته و به عنوان ورودی به FAST اعمال شده است. نتایج ارائه شده در این پایان نامه بر مبنای مدل غیرخطی توربین بادی 5/1 مگاواتی 3 پره موجود در FAST می باشد که توسط NREL ارائه شده است. نتایج شبیه سازی کارایی روش کنترلی به کار رفته را نشان می دهد