Model Predictive Control Techniques for Wind Turbines

الموضوعات

علوم بحتة وطبيعية

الملخص

Renewable energy systems are receiving more attention around the globe due toincreasing environmental concerns stemming from over-dependence on fossil energy sources. Wind energy is the fastest growing renewable energy source with anestimated annual growth rate of 16.8 % in 2015. A wind turbine is an electromechanical device used for conversion of kinetic energy present in the wind to mechanical energy to drive generators to produce power of kilowatt to multi-megawattscale. Control systems are designed for wind turbines to alleviate mechanical loads,maximize and limit power production at below and above rated wind speeds respectively. The operation and control of a wind turbine is a function of wind speedwhich is intermittent in nature. Also, the operation of the turbine over a widerange of wind speeds must satisfy some safety constraints on the system. Modelpredictive control refers to a class of control algorithms that performs on-line optixivmization using predictions based on the dynamic model of the plant to optimize thecontrol action to be applied at the current time instant. Model predictive controlalgorithms are favored in process industries due to their ability to represent thecontrol problem as optimization problems with constraints on the plant’s inputsand outputs. In this study, adaptive and multi-model predictive controllers weredesigned using orthonormal functions. In the former case, a linearized model obtained from the non-linear plant was parameterized as a function of the measuredwind speed. A linear model predictive controller that updates its parameters basedon the measured wind speed was designed using the parametrized linear model.In the multi-model case, four controllers were designed using linearized modelsat operating wind speeds of 4ms−1, 8ms−1, 11ms−1, and 18ms−1 which denotelow, mid, high and top operating regions. A continuous-time Bayesian probabilityfunction was used to make transition between these controllers using the errorsbetween the nonlinear system output and output at each operating point. Simulation studies were conducted using a benchmark 5MW wind turbine model to testthe performance of the proposed controllers.xv

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

f57c38dc-c896-46f1-8470-b35eea89a69f

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل ماجيستير

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

2108471_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

نموذج تقنيات التحكم التنبؤية لتوربيتات الرياح

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":"Madgi S. Mahmoud ","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"},{"name_ar":"مجيد أوبيمي أويديجي","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Model Predictive Control Techniques for Wind Turbines

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

وتتلقى أنظمة الطاقة المتجددة مزيدا من الاهتمام في جميع أنحاء العالم بسببوزيادة المخاوف البيئية الناجمة عن الاعتماد المفرط على مصادر الطاقة الأحفورية. طاقة الرياح هي أسرع مصدر للطاقة المتجددة نموا معمعدل نمو سنوي مقداره 16.8٪ في عام 2015. توربينات الرياح هي عبارة عن جهاز كهروميكانيكي يستخدم لتحويل الطاقة الحركية الموجودة في مهب الريح إلى طاقة ميكانيكية لدفع المولدات لإنتاج طاقة كيلووات إلى ميجاوات متعددةمقياس. تم تصميم أنظمة التحكم لتوربينات الرياح لتخفيف الأحمال الميكانيكية،تعظيم إنتاج الطاقة والحد منه في أدناه وأعلى تصنيف سرعة الرياح على التوالي. تشغيل والسيطرة على توربينات الرياح هي وظيفة من سرعة الرياحوهو متقطع في الطبيعة. أيضا، تشغيل التوربينات على نطاق واسعيجب أن تفي مجموعة من سرعات الرياح ببعض قيود السلامة على النظام. نموذجتشير السيطرة التنبؤية إلى فئة من خوارزميات التحكم التي تنفذ على الخط أوبتيكسيفميزاتيون باستخدام التنبؤات على أساس النموذج الديناميكي للنبات لتحسينالتحكم في الإجراءات التي سيتم تطبيقها في الوقت الحالي لحظة. التحكم التنبئي النموذجيالخوارزميات المفضلة في الصناعات العملية نظرا لقدرتها على تمثيلمشكلة التحكم كمشاكل التحسين مع قيود على مدخلات المصنعوالمخرجات. في هذه الدراسة، كانت وحدات التحكم التنبؤية التكيفية والمتعددة النماذجمصممة باستخدام وظائف أورثونورمال. في الحالة الأولى، تم وضع نموذج خطي تم الحصول عليه من النبات غير الخطي كمعلمة على القياسسرعة الرياح. وحدة تحكم تنبؤية نموذجية خطية تقوم بتحديث معلماتهاعلى سرعة الرياح تم قياسها باستخدام نموذج خطي بارامتريزد.في حالة متعددة النماذج، تم تصميم أربع وحدات تحكم باستخدام نماذج خطيةفي تشغيل سرعات الرياح من 4ms-1، 8ms-1، 11ms-1، و 18ms-1 التي تدل على ذلكمنخفضة، منتصف، عالية وأعلى مناطق التشغيل. واحتمال بايزي المستمر الوقتوظيفة لجعل الانتقال بين هذه وحدات التحكم باستخدام الأخطاءبين خرج النظام غير الخطي والمخرجات عند كل نقطة تشغيل. أجريت دراسات المحاكاة باستخدام نموذج توربينات الرياح القياسية 5MW لاختباروأداء وحدات التحكم المقترحة.الخامس عشر

إشراف وإعداد

الإشراف

Madgi S. Mahmoud

الإعداد

مجيد أوبيمي أويديجي

الاقتباسات الببليوغرافية