31908

كنترل بهينه وارون توربين‌هاي بادي باهدف استخراج حداكثر توان

كارشناسي ارشد

مهندسي برق- كنترل

1400

1403/7/10

سهيل گنجه فر

/

مهندسي برق

امروزه با گرم‌تر شدن زمين و به طبع آن خطرات ايجاد شده از قبيل آب‌شدن يخ‌هاي قطبي و همچنين ازبين‌رفتن زيستگاه‌هاي جانوران قطبي و همچنين آلودگي‌هاي زيست‌محيطي ناشي از سوزاندن سوخت‌هاي فسيلي و باتوجه‌به كاهش ذخاير سوخت‌هاي فسيلي اهميت استفاده از انرژي‌هاي تجديدپذير مانند باد، خورشيد و... جايگاه مهمي پيدا كرده است. انرژي باد نظير ساير منابع انرژي تجديدپذير از نظر جغرافيايي گسترده و درعين‌حال به‌صورت پراكنده و غيرمتمركز و تقريباً هميشه در دسترس است. انرژي باد طبيعتي نوساني و متناوب داشته و وزش دائمي دارد. هزاران سال است كه انسان با استفاده از آسياب‌هاي بادي، تنها جزء بسيار كوچكي از آن را استفاده مي‌كند، صدها سال از استخراج انرژي باد مي¬گذرد. در حال حاضر از سيستم‌هاي انرژي بادي براي توليد الكتريسيته استفاده مي‌شود كه توربين بادي ناميده مي‌شود. ازآنجايي‌كه بهينگي هزينه توليد از مهم‌ترين ويژگي‌هاي انتخاب آن در جوامع كنوني است، تمركز بر روي توسعه توربين‌هاي بادي يك راهكار اساسي به شمار مي‌آيد. براي سيستم¬هايي مثل توربين بادي كه داراي پيچيدگي و متغير هاي حالت بيش از دو حالت هستند به منظور ساده كردن محاسبات و عدم نياز به حل معادله HJB ، در اين پايان نامه يك كنترل كننده بهينه وارون طراحي مي¬گردد. با استفاده از مدل آيروديناميكي و با بهره گيري از مدل دو جرمي توربين بادي را مدل سازي كرده و با استفاده از فرمول هايي كه در فصل سوم بيان شده است كنترل كننده بهينه وارون را براي توربين بادي طراحي كرده و نتايج را در فصل چهارم بررسي مي¬گردد. هدف اين پايان‌نامه طراحي كنترل‌كننده بهينه وارون براي رديابي نقطه حداكثر توان در توربين بادي است. طرح كنترلي ارائه شده شامل يك كنترل‌كننده بهينه وارون است كه براي اطمينان از اثربخشي با يك كنترل‌كننده تناسبي-انتگرالي مقايسه شده است. در اين الگوريتم كه با كنترل سرعت روتور توربين بادي و نزديك‌كردن آن به مقدار بهينه، با نتايج قابل‌قبولي رديابي حداكثر توان را انجام مي¬دهد. نتايج اين روش در مقايسه با ساير روش‌هاي رديابي حداكثر توان، قابل‌قبول است. براي نشان‌دادن عملكرد و تحليل روش پيشنهادي، از نرم‌افزار MATLAB/SIMULINK استفاده شده است.

1403/10/30

Inverse optimal control of wind turbine with the aim of extracting the maximum power

1/1/1900 12:00:00 AM

With the increase in global warming and its associated environmental risks such as the melting of polar ice and the destruction of polar animal habitats, along with pollution caused by the burning of fossil fuels and the depletion of their reserves, the use of renewable energies like wind and solar has gained significant importance. Wind energy, as a renewable resource, is geographically widespread yet decentralized and is subject to natural fluctuations. For thousands of years, humans have utilized a small portion of wind energy through windmills, and for centuries, wind energy has been harnessed. Today, wind energy systems, known as wind turbines, are used to generate electricity. Since cost-efficiency is one of the most crucial factors in today's societies, focusing on the development of wind turbines is considered a fundamental solution. for systems such as wind turbines , which have complexity and state variables more than two cases , in order to simplify the calculation and the need to solve the HJB equation , an optimized inverse controller is designed .using the aerodynamic model and using the two - mass model , the wind turbine is modeled and by using the formulae presented in the third chapter , the optimum controller for wind turbine is designed and the results are discussed in chapter 4 . The goal of this thesis is to design an optimal inverse controller for Maximum Power Point Tracking (MPPT) in wind turbines. The proposed control scheme includes an optimal inverse controller, which is compared with a Proportional-Integral (PI) controller to ensure effectiveness. This algorithm achieves satisfactory MPPT results by controlling the rotor speed of the wind turbine and bringing it closer to the optimal value. The results of this method are favorable compared to other MPPT techniques. To demonstrate and analyze the performance of the proposed method, MATLAB/SIMULINK software was used.

كنترل بهينه وارون , توربين بادي , نقطه حداكثر توان , رديابي نقطه حداكثر توان , بهينه‌سازي

optimal inverse control , wind turbine , maximum power point , MPPT , optimization

Farzane Alimohammadi

Dr. Ganjefar