Upravljanje vjetroagregatom s predupravljanjem po estimatu efektivnog vjetra

undergraduate thesis

• Title (english): Wind turbine control with included feedforward action based on effective wind speed estimate
• Author: Mateja Car
• Mentor: Mario Vašak (mentor)
• Committee member: Mario Vašak (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Nikola Hure (član povjerenstva)
• Committee member: Robi Turnar (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Electrical Engineering and Computing; Zagreb
• Defense date and country: 2014-07-14, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Electrical Engineering

Abstract

Energija vjetra krije u sebi ogromni potencijal, te u smislu iskorištenja obnovljivih izvora energije trenutno zauzima vodeće mjesto. Razvoj tehnologije za iskorištavanje takve vrste energije i dalje je u velikom porastu. Postrojenja koja iskorištavaju energiju vjetra zovu se vjetroagregati. Porastom nazivne snage vjetroagregata povećavaju se i njegove dimenzije što dovodi do povećanih opterećenja mehaničkih dijelova. Također, bitno je napomenuti da vjetroagregat može preuzeti samo dio snage vjetra. Stoga je iznimno važno da se korištenjem kvalitetnih sustava upravljanja optimizira pretvorba energije. U ovome radu najprije je provedena sinteza sustava upravljanja sa povratnom vezom, koji koristi povratnu informaciju za generiranje upravljačkog signala. Najbitniji dio upravljačkog sustava je PI regulator koji generira referentnu vrijednost koja se proslijeđuje aktuatoru. Budući da se zahtjevi za regulaciju vjetroagregata mijenjaju u ovisnosti o njegovom području rada,sustav upravljanja objedinjuje regulatore projektirane za svako područje zasebno: ispod nazivne brzine vjetra, rubna područja, iznad nazivne brzine vjetra. Kako bi se postiglo bolje vladanje sustava s obzirom na promjene brzine vjetra, algoritam regulacije s povratnom vezom proširen je predupravljačkim članom. Sve dobivene funkcije i regulatori testirani su na lineariziranom modelu vjetroagregata u Matlab simulink okruženju a potom i u FAST simulacijskom paketu odzivima na turbulentni vjetar. Rezultati pokazuju poboljšano vladanje sustava upravljanja s uključenim predupravljanjem u kompenzaciji poremećaja, odnosno smanjenje amplituda oscilacija izlaznih veličina

Abstract (english)

Wind energy hides a huge potential, and in terms of the utilization of renewable energy sources currently occupies a leading position. Development of technologies for the exploitation of this kind of energy is in a large increase. Plants that utilize wind energy are called wind turbines. With the increase of the wind turbine power, its dimensions and structural loads also grow. Also, it is important to mention that wind turbines can extract only a part of the available wind energy. Therefore, it is extremely important to use quality control systems to optimize energy conversion. In this paper was first conducted a synthesis of control systems with feedback, which use feedback to generate a control signal. The most important part of the control system is a PI controller that generates a reference value which is forwarded to the actuator. Since the requirements for the regulation of wind turbines vary depending on the area of its operation, the control system integrates controllers designed for each area individually: below the rated wind speed, the borders of the region below the nominal wind speed, above the rated wind speed. In order to achieve a better response of the system with respect to changes in wind speed, the closed-loop control algorithm is extended with feedforward branch. All the resulting functions and controllers were tested on the linearized model of a wind turbine, subjected to a turbulent wind, in the Matlab Simulink environment and then in the FAST simulation package. Results show improved behavior of the control system with the feedforward branch in compensation of disorders, respectively reducing the ampitudes of oscillations of the output values.

• Keywords: Vjetroagregat; područja rada; sustav upravljanja; sinteza regulatora; predupravljanje; snaga; zakret lopatica; brzina vrtnje; Simulink i FAST
• Keywords (english): Wind turbine; operating regions; control system; controller synthesis; feedforward; power; blade pitch; rotor speed; Simulink and FAST
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:168:443811
• Study programme: Title: Electrical Engineering and Information Technology; Study programme type: university; Study level: undergraduate; Academic / professional title: sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka elektrotehnike i informacijske tehnologije (sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka elektrotehnike i informacijske tehnologije)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Closed access
• Created on: 2018-02-05 17:27:49