Nonlinear control of power coefficient in wind turbines
Rüzgar türbınlerınde güç katsayısının lineer olmayan kontrolü
- Tez No: 575106
- Danışmanlar: PROF. DR. MUAMMER KALYON
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Enerji, Mekatronik Mühendisliği, Energy, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Ticaret Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 74
Özet
Bu çalışmada, bir rüzgar türbininin çıkış gücünü kontrol etmek maksadıyla kontrol girişi olarak güç katsayısı ilk kez olarak kullanılmıştır. Nominal değerin üzerindeki rüzgar hızlarında jeneratör gücü ve hızı çok yüksek değerlere çıkabilmektedir. Bu durum jeneratörün aşırı yüklenmesine ve bozulmasına neden olur. Bu nedenle, üretilen elektrik gücünü arzu edilen değerlerde tutabilmek için kontrol sistemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Oldukça değişkenlik gösteren rüzgar hızını kontrol etmek imkansız olduğundan, özellikle nominal rüzgar hızının üzerindeki rüzgar hızlarında, sistemdeki diğer kontrol değişkenlerini ayarlayıp sistemin üretmesi gereken elektrik gücünü elde etmek amaçlanmaktadır. Bu hedefe ulaşmak için son derece nonlinear kontrol değişkeni olan türbin pervanene tespit açısının(pitch açısı) kullanıldığı birçok araştırma literatürde mevcuttur. Bu araştırmada, sistemi daha anlaşılabilir ve kolay kontrol edebilme maksadıyla kontrol değişkeni olarak pitch açısı yerine“güç katsayısı”kullanılmıştır. Rotor hızını istenen değere getirip bu değerde tutabilmek için güç katsayısı“Sliding Mode Control”metodu ile ayarlanmaktadır. Bu kontrol stratejisi için tasarlanan ve içinde değerlerin tespit edildiği (look up table) tabloların da yer aldığı algoritmalar ile herhangi bir rüzgar hızına herhangi bir güç katsayısına karşılık gelen pitch açısı belirlenebilmektedir. Simülasyon sonuçları, bu kontrol stratejisinin, rotor hızını istenen değere ayarlayarak jeneratör gücünü düzenleyebildiğini göstermektedir.“Feedack Linearization”adı verilen doğrusal olmayan başka bir kontrol organı ile elde edilen sonuçlar ile“Sliding Mode Control”metodu ile elde edilen sonuçların karşılaştırılmıştır. Bu sonuçların ayırt edilemeyecek kadar örtüştüğü görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this paper, the power coefficient is used for the first time as the control input to control the output power of a wind turbine. Wind speed above the rated value causes high power and generator over speed. This leads to overloading and breakdown of the generator. As a result, control systems are required to maintain the desired generated electrical power. Wind speed is highly variable but it cannot be controlled, therefore other parameters have to be regulated to maintain the desired generated electrical power when wind speed is above rated. Many researches were done using the blade pitch angle, which is highly non-linear as control input to achieve this goal. The power coefficient is used as control input in this research due to its simplicity, noting that power coefficient is a linear coefficient of the rotor power. A non-linear controller called Sliding mode is used to command the power coefficient to regulate the rotor speed to the desired value. The actual pitch angle for every wind speed is determined by designing some algorithms which are used with the power coefficient from the controller. The simulation results show that this control strategy is able to regulate the generator power by setting the rotor speed to its desired value. Another non-linear controller called feedback linearization is also used to compare its results to the sliding mode controller. This is to show that other controllers can also be used. The simulation results of the two controllers are indistinguishable.
Benzer Tezler
- Değişken hızlı rüzgar türbinlerinin nonlineer kontrolü
Nonlinear control of variable speed wind turbines
SİNAN KÖSE
- Hardware-in-the-loop simulations and control designs for a vertical axis wind turbine
Dikey eksenli bir rüzgar türbini için döngüde donanım simülasyonları ve kontrol tasarımları
UĞUR SANCAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERHAT YEŞİLYURT
DOÇ. DR. AHMET ONAT
- Su altı akıntı türbinlerinin hidrodinamik analizi
Hydrodynamic analysis of marine current turbines
DENİZ UŞAR
Doktora
Türkçe
2015
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAKİR BAL
- Design and control of a winch driven grasping mechanism for a quadrotor unmanned aerial vehicle
Dört rotorlu insansız hava aracı için makaralı yük alma-bırakma mekanizması tasarımı ve kontrolü
MEHMET OKAN GÜNEY
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDİNÇ ALTUĞ
- Hiperbolik betonarme soğutma kulesi tasarımı
Hyperbolic reinforced concrete cooling tower design
MERVE ÖNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KUTLU DARILMAZ