Abstract
The purpose of this work is to compare some linear and nonlinear control strategies, with the aim of benefiting as well as possible of wind energy conversion systems. Below rated wind speed, the main control objective is to perform an optimal wind power capture while avoiding strong loads on the drive train shafts. To explicitly take into consideration the low speed shaft flexibility, a two-mass nonlinear model of the wind turbine is used for controllers synthesis. After adapting a LQG controller based on the linearized model, nonlinear controllers based on a wind speed estimator are developed. They take into account the nonlinear dynamic aspect of the wind turbine and the turbulent nature of the wind. The controllers are validated upon an aeroelastic wind turbine simulator for a realistic wind speed profile. The study shows that nonlinear control strategies bring more performance in the exploitation of wind energy conversion systems
چکیده
هدف این کار مقایسه بعضی از استراتژی های کنترل خطی و غیرخطی به منظور بهره برداری حداکثر از سیستم های تبدیل انرژی باد می باشد. در زیر سرعت نامی باد، هدف اصلی اعمال کنترل دریافت توان باد بهینه در حین جلوگیری از بارهای سنگین بر روی شفت های قطار درایو میباشد. برای بطور صریح در نظر گرفتن انعطافپذیری شفت سرعت پایین، مدل غیرخطی دوجرمی توربین بادی برای ترکیب کنترل کننده ها استفاده میشود. بعد از تطبیق کنترلکننده LQG مبتنی بر مدل خطی شده، کنترل کننده های غیرخطی بر اساس تخمین زننده سرعت باد توسعه داده میشوند. آنها جنبه دینامیک غیرخطی توربین بادی و طبیعت آشفته باد را به حساب میآورند. کنترل کننده ها بر روی شبیه ساز توربین بادی آیروالاستیک برای شکل سرعت باد واقعی اعتبارسنجی میشوند. مطالعه نشان میدهد که استراتژی های کنترل غیرخطی کارایی بیشتری را در بهره برداری از سیستم های تبدیل انرژی باد به ارمغان می آورند.