Συμβολή Στον Έλεγχο Ανεμογεννητριών Μονίμων Μαγνητών Με Τεχνητά Νευρωνικά Δίκτυα

Abstract

Δεδομένου ότι η αιολική ενέργεια έχει καταστεί μία από τις ταχύτερα αξιοποιούμενες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, έχει αποκτήσει ιδιαίτερο ενδιαφέρον η βελτιστοποίηση της διαθέσιμης ενέργειας του ανέμου από τις ανεμογεννήτριες σε ένα ευρύ φάσμα ταχυτήτων ανέμου. Ο σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η αναλυτική διερεύνηση της δυνατότητας των τεχνητών νευρωνικών δικτύων να συμβάλλουν στον έλεγχο ανεμογεννήτριας και συγκεκριμένα στην παρακολούθηση του σημείου λειτουργίας μέγιστης ισχύος. Αρχικά περιγράφονται τα επιμέρους τμήματα που απαρτίζουν το σύστημα της ανεμογεννήτριας. Στη συνέχεια επιχειρείται επισκόπηση της θεωρίας των σύγχρονων μηχανών μόνιμου μαγνήτη προκειμένου να διαμορφωθεί κατάλληλο μοντέλο αναπαράστασης της γεννήτριας. Ακολουθεί σύντομη περιγραφή και παράθεση των βασικών σχέσεων των υπολοίπων υποσυστημάτων της ανεμογεννήτριας δηλαδή του τριφασικού ανορθωτή διόδων, του μετατροπέα ανύψωσης τάσης, του αντιστροφέα που χρησιμοποιεί τεχνικές SPWM και του συστήματος ελέγχου παρακολούθησης σημείου μέγιστης ισχύος. Συγκεκριμένα, αναλύονται οι συνηθέστερες τεχνικές ελέγχου ανεμογεννήτριας που συναντώνται στην βιβλιογραφία, για την παρακολούθηση σημείου λειτουργίας μέγιστης ισχύος, παρουσιάζονται τα μειονεκτήματά τους και εξηγούνται τα πλεονεκτήματα που προκύπτουν από την εισαγωγή τεχνητών νευρωνικών δικτύων στον έλεγχο της ανεμογεννήτριας. Στη συνέχεια σχεδιάζονται και συγκρίνονται πέντε διαφορετικοί ελεγκτές βασισμένοι σε νευρωνικά δίκτυα με διαφορετικά χαρακτηριστικά προκειμένου να επιλεχθεί ο καταλληλότερος για τον έλεγχο της ανεμογεννήτριας. Ο προτεινόμενος ελεγκτής, συγκρίνεται με τις κυριότερες ανταγωνιστικές τεχνικές ελέγχου ανεύρεσης σημείου λειτουργίας μέγιστης ισχύος, δηλαδή τον έλεγχο που βασίζεται σε δεδομένες χαρακτηριστικές καμπύλες και την τεχνική ελέγχου που βασίζεται στην ασαφή λογική. Η ανάλυση της λειτουργίας του συστήματος σε όλες τις περιπτώσεις ελέγχου που εξετάστηκαν, αλλά και η σύγκριση των μεθόδων αξιολογούνται με βάση, τη συμπεριφορά του συστήματος σε βηματικές μεταβολές της μέσης τιμής της ταχύτητας του ανέμου και την απόκριση του συστήματος σε πραγματικές χρονοσειρές ανέμου. Τέλος, η παρουσίαση και σύγκριση των προαναφερομένων τεχνικών ελέγχου πραγματοποιείται σε θεωρητικό επίπεδο αλλά και σε επίπεδο προσομοίωσης με χρήση ηλεκτρονικού υπολογιστή.