Observer based control of wind turbine

Abstract

Dünyanın enerji talebindeki artışlar, bilim adamlarının, mühendislerin vearaştırmacıların, temiz ve çevre dostu olan yenilenebilir kaynaklardan enerjiçıkartma konusunda çalışmalarını yoğunlaştırmalarını sağlamıştır. Yenilenebilirenerji kaynakları arasında rüzgar enerjisi, en çabuk büyüyen ve sosyal olarakfaydalı ve ekonomik olarak rekabet edilebilir bir kaynaktır. Rüzgar sürekli olarakdeğiştiği ve düşük seviyede kestirilebilir olduğu için bir takım kontrol düzeneklerigereklidir. Bu tez çalışmasında, küçük ölçekli bir rüzgar türbini (SSWT)modelleme, modern bir durum uzay kontrol şeması ve simülasyon yapılmıştır.Sistem performansını geliştirmek amacıyla küçük ölçekli rüzgar türbiniparametreleri, dinamiklerinin matematiksel bir modelini oluşturmak içinkullanılmıştır. Jeneratörün hızını ve kanat açısını kontrol etmek için sabit hızlıdeğişken kanat açısı konfigurasyonu kullanılarak, kontrol hedefleri ulaşılmıştır.Bilindik kontrol sistemleri kullanılarak sistemin durum uzayı gösterimitüretilmiştir. Tam durum geri besleme oluşturmak için gözetleyici tabanlı birkontrol sistemi tasarlanmıştır. Çıkış gücünü sınırlamak için sabit hız ve torküretecek durum uzay kontrolcüsü tasarlanmıştır. Önerilen sistem, simulasyonlarlatest edilmıştır.

As the world's energy demands are on the rise, engineers, scientists, andresearchers are working extensively in extracting energy from renewable resourceswhich are clean and environmentally friendly. Among various other renewableenergy resources, wind energy is the fastest-growing energy source in the worldwhich is a clean fuel source, socially beneficial and economically competitive. Asthe wind is constantly changing and only to a certain extent predictable, some formof control scheme is required. In this thesis, the study is carried on the modeling,the design of the modern state-space controller and the simulation of a small scalewind turbine (SSWT). The small scale wind turbine parameters are used to developa mathematical model of its dynamics with the objective of enhancing the systemperformance. Control objectives are achieved by using the fixed speed variablepitch configuration of the wind turbine for controlling the pitch and the speed of thegenerator. Applying the control system scheme, a state-space representation of themodel is derived. An observer based control system is designed to construct the fullstate feedback. The state-space controller is designed to maintain a constant speedand torque for limiting the output power. Simulation is used to validate the proposedsystem.