Değişken hızlı - değişken kanat açılı rüzgar türbinlerinin tork ve kanat açısı kontrolü

Abstract

Bu tezde şebekeden bağımsız çalışan bir rüzgar türbininin, kanat açısının ayarlanmasıyla tork kontrolü yapılmıştır. Değişken kanat açılı rüzgar turbinleri için, tasarım sonrasında elde edilen aerodinamik gücün değiştirilebilir parametresi performans katsayısıdır. Performans katsayısı ise kanatların dikey eksende kendi etrafında çevirilmesiyle ayarlanabilmektedir. Kanat açısı ayarlanarak, rüzgardan en uygun enerji elde edilebilir ve güç değişimleri azaltılabilir. Böylece, çıkış gücü salınımları ve yüksek hızlardaki mekaniksel yüklenmelerde azaltılabilmektedir. Kanat açısını değiştirmek için kanat hareket mekanizmaları kullanılmaktadır. Birçok uygulama için kanat hareket mekanizması hidrolik veya elektrikli hareket mekanizmaları olabilirler.Yapılan çalışmada kanat hareketini sağlamak için iki farklı hareket mekanizması modeli kullanılmıştır. Bu hareket mekanizmaları, doyum sınırlarına sahip integratörlü kanat hareket mekanizması ve 3 eğim hız seviyeli kanat hareket mekanizmasıdır. Nihayetinde 3 eğim hız seviyeli kanat hareket mekanizmasının, kanatların sürekli hareketini azalttığı ancak doyum sınırlarına sahip integratörlü kanat hareket mekanizmasına göre biraz daha fazla güç salınımı yaptığı gözlemlenmiştir. Simulasyonlar için Matlab/Simulink benzetim programı kullanılmıştır.

In this thesis, aerodynamic torque control of isolated distribution network wind turbines is accomplished by adjusting pitch angle. The changeable parameter of aerodynamic power value after the desing of wind turbine is performance coefficient for variable-pitch wind turbines. Performance coefficient can be adjusted by turning blades around itself at vertical axes. By modifying blade pitch, maximum available wind energy can be obtained and variations in power can be reduced. Thus, output power oscillation and stresses of mechanical structure in high speed can be also reduced. Pitch actuators is used for the adjusting of pitch angle. Pitch actuators have hidrolic or electrical structure in many applications.In this study, two different pitch actuators model is used in order to provide blade movement. These are pitch actuator as integrator with saturation and pitch actuator with three levels of pitching speed. After all using of the pitch acuator with three levels of pitching speed reduce the duration of blade movement but this will produce much more power oscillations than the pitch actuator as integrator with saturation. The PI controller has been used for pitch angle control and the models has been made up in the Matlab/ Simulink simulation enviroment.