Αυτοματος Ελεγχος Ανεμογεννητριας

Abstract

Αντικείμενο της παρούσης εργασίας είναι ο αυτόματος έλεγχος ανεμογεννήτριας (Α/Γ). Η Α/Γ η οποία χρησιμοποιείται προς έλεγχο είναι οριζοντίου άξονος, μεγάλης ισχύος (600 KW) και διαθέτει δυο πτερύγια με τον δρομέα μπροστά από τον πύργο(upwind). Ως είσοδος ελέγχου χρησιμοποιείται η γωνία κλίσης των πτερυγίων της(pitch control), είτε ίδια και για δύο πτερύγια (collective pitch) είτε διαφορετική για κάθε πτερύγιο(individual pitch). Οι στόχοι που εξυπηρετεί ο έλεγχος που ασκείται είναι α) η ρύθμιση και εξομάλυνση της παραγόμενης ισχύος(πρωταρχικός στόχος), β) η μείωση των ταλαντώσεων και των δομικών καταπονήσεων που προκαλούνται από τον άνεμο και την περιστροφική κίνηση του δρομέα (πτερωτής), σε συνδυασμό με γ) την κατά το δυνατόν μικρότερη καταπόνηση του στοιχείου δράσης που ελέγχει την γωνία κλίσης των πτερυγίων.Δημιουργήθηκαν τριών ειδών ελεγκτές: ανατροφοδότησης κατάστασης, ανάλογης δράσης-ολοκληρώματος-παραγώγου(PID) και ασαφούς λογικής. Σε κάθε είδος ελεγκτή αντιστοιχεί ένα κεφάλαιο στο οποίο αναλύεται και το θεωρητικό του υπόβαθρο. Για την αξιολόγησή των ελεγκτών εκτελέστηκε μια σειρά προσομοιώσεων και βάσει των αποτελεσμάτων των προσομοιώσεων οι ελεγκτές συνεκρίθησαν με παρόμοιους από την διεθνή βιβλιογραφία. Τα κριτήρια για την αξιολόγηση των ελεγκτών είναι τα χαρακτηριστικά της βηματικής τους αποκρίσεως (απόκριση σε βηματική μεταβολή της έντασης του ανέμου ). Για της ανάγκες της προσομοίωσης χρησιμοποιήθηκαν τα προγράμματα Matlab, Simulink και SymDyn.Η εργασία διαιρείται σε πέντε κεφάλαια τα οποία περιλαμβάνουν τα εξής: Το πρώτο κεφάλαιο περιέχει εισαγωγικά στοιχεία για τον άνεμο και τις Α/Γ.Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται η Α/Γ CART και το πρόγραμμα SymDyn τα οποία χρησιμοποιούνται στην προσομοίωση.Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύεται το πρόβλημα ελέγχου της Α/Γ και αναπτύσσεται η σχεδίαση ελεγκτών ανατροφοδότησης κατάστασης .Στο τέταρτο κεφάλαιο παρουσιάζονται ελεγκτές ανάλογης δράσης-ολοκληρώματος-παραγώγου(PID).Στο πέμπτο κεφάλαιο χρησιμοποιούνται ασαφείς ελεγκτές και στο τέλος του εκτίθενται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την εργασία αυτή.