کنترل مقاوم زاویه پیچ مستقل یک توربین بادی سرعت متغیر به‌منظور کاهش بارهای مکانیکی

اساساً برای کنترل توان خروجی و کاهش بارهای مکانیکی در سرعت های باد بالاتر از مقدار نامی از کنترل کننده زاویه پیچ استفاده می کنند. در این مقاله، توربین باد بر مبنای مدل دوجرمی ساده شده، مدل سازی شده است و کنترل کننده مد لغزشی تطبیقی برای کنترل زاویه پیچ بر مبنای استراتژی کنترل مستقل زاویه پیچ، طراحی شده است. به منظور استفاده از استراتژی کنترل مستقل زاویه پیچ، روش تک پره به کار گرفته شده است. با تقسیم مدل توربین باد به زیرسیستم های آیرودینامیک و مکانیک، معادلات حاکم بر هر کدام از زیرسیستم ها استخراج شد. با طراحی و اعمال کنترل کننده مد لغزشی تطبیقی بر مدل دوجرمی توربین باد، رفتار سیستم نسبت به ورودی های باد پله و توربولانسی مشاهده و شبیه سازی شده و همچنین به منظور اعتبارسنجی عملکرد کنترل کننده مد لغزشی تطبیقی بر رفتار سیستم، شبیه ساز فست استفاده شده است. پروفیل های باد مورد استفاده در شبیه ساز فست با استفاده از نرم افزار توربسیم تولید شده اند. به منظور مطالعه اثرات تغییرات محیطی روی رفتار دینامیکی سیستم، پاسخ کنترل کننده در حضور عدم قطعیت پارامتری سیستم بررسی شده است. لازم به ذکر بوده که در هر یک از این شبیه سازی ها، خطای ردیابی سرعت روتور در معیارهای مختلف محاسبه و ارزیابی شده است.

Individual Pitch Angle Robust Control of a Variable Speed Wind Turbine to Mitigate Mechanical Loads

Conspicuously, pitch angle control strategy has been applied to mitigate the influence of mechanical load and also output power control at aboverated wind speeds. In this paper, a wind turbine is modeled based on simplified twomass model and an adaptive sliding mode controller (ASMC) is designed based on individual pitch control (IPC) strategy. To do this, the singleblade approach is used and the wind turbine was divided into aerodynamics and mechanical subsystems and governing equations of each subsystem were derived. By designing and applying the ASMC to twomass model, system behavior is observed and simulated in terms of step and turbulent wind speed inputs. In addition, to verify the validity of the ASMC, the proposed controller is implemented in the FAST environment and the wind speed profiles are generated using TurbSim. In order to analyze the environmental effects on the dynamic behavior of the system, the controller performance is explored in presence of parametric uncertainties. It should be noted that rotor speed tracking error is evaluated and demonstrated through different criteria.