فهیمه گودرزی

فهیمه گودرزی


تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print


دانشگاه بوعلی سینا

دانشکده مهندسی

گروه مهندسی  برق

 

اطلاعیه دفاع  برای پایان‌نامه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی برق

عنوان:

طراحی کنترل بهینه غیرخطی برای استخراج حداکثر توان از توربین بادی با در نظر گرفتن اثر ویک

 

استاد راهنما:

دکتر سهیل گنجه‌فر

 

استاد داور:

دکترعباس رمضانی

دکتر محمدحسن مرادی

 

ارائه دهنده‌:

فهیمه گودرزی

تاریخ دفاع:

شنبه 13/11/1397 ساعت 13-11

 

 

 BU_Ali Sina Uiversity

 

 Faculty of   Engineering

 Department of  Electrical

 

 Thesis Submitted for Master of

  

 Title

 

Nonlinear Optimal Control Design For Extracting Maximum Power In Wind Turbine With

 Considering Wake Effect

 

 Supervisor:

 Dr. Soheil Ganjefar

 

 By:

 Fahimeh Goudarzi

 

 January,2019

 

چکیده

در چند دهه اخیر، استفاده از انرژي‌هاي نو به دلیل مشکلات زیست محیطی و اتمام سوخت‌هاي فسیلی در آینده‌‍اي نزدیک مورد توجه بسیاري از کشورها قرار گرفته است. امروزه سهم انرژي باد در تولید برق مورد جوامع در حال افزایش بوده و دلایل مختلفی در این امر تاثیرگذار می‌باشد که از جمله می‌توان به این موارد اشاره کرد: بهبود تکنولوژي‌هاي مربوط به طراحی و تولید توربین‌هاي بادي، افزایش قیمت و کاهش منابع سوخت فسیلی ،نگرانی‌هاي زیست محیطی مثل افزایش دماي جو و افزایش حمایت‌هاي نهادهاي مختلف در سطح ملی و بین‌المللی از طرح‌هاي نیروگاهی بادي. افزایش روز افزون مزارع توربین بادي و گسترش آن‌ها، ضرورت روش‌هایی براي بهینه سازي مسائل فنی و اقتصادي آنها را بیش از پیش نمایان می‌سازد. یکی از چالش‌هاي پیش رو براي طراحی مزارع بادي، استخراج حداکثر توان با در نظر گرفتن پدیده ویک می‌باشد. اثر ویک یک عامل مهم در نیروگاه‌هاي بادي است، زیرا کاهش سرعت تاثیر شدیدي بر روي بازده این نیروگاه‌ها خواهد داشت.

در این پایان‌نامه، یک رویکرد غیر خطی براي توربین‌هاي بادي سرعت متغیر با استفاده از مدل دوجرمی ارائه شده است. استفاده از یک مدل دوجرمی به واسطه نیاز به مقابله با حالت‌هاي انعطاف‌پذیر القا شده توسط سفتی شفت سرعت پایین، برانگیخته شده است. هدف، کنترل زیر سرعت باد نامی جهت افزایش انرژي دریافتی از باد می‌باشد. در ابتدا، دو روش کنترلی MPPT[1] و ATF[2] آورده شده است و سپس، روش کنترل بهینه غیرخطی(تکنیکƟ-D ) براي بهبود روش هاي ذکر شده ارائه شده است. چون در واقعیت پدیده ویک اتفاق می‌افتد ،در این پژوهش به این پدیده توجه شده است و با در نظر گرفتن سه مدل ویک Frandsen ،Jensen و Ishihara  و با استفاده از روش کنترل بهینه غیرخطی سعی شده است که توان استخراج شده افزایش یابد. نتایج شبیه‌سازي‌ها نشان می‌دهد که روش کنترل بهینه غیر خطی باعث استخراج توان بیشتر از توربین بادي با درنظر گرفتن پدیده ویک می‌شود. 

واژه‌هاي کلیدي: کنترل بهینه غیرخطی، توربین‌های بادی سرعت متغیر، مدل دوجرمی، پدیده ویک، استخراج توان

                                                           

 

Abstract

In recent decades, the use of new energies due to environmental problems and the completion of fossil fuels in the near future has attracted many countries. Today, the share of wind energy in electric power generation in the communities is increasing and there are several reasons for this, including the following: Improving technologies for the design and production of wind turbines, increasing The price and reduction of fossil fuel resources, environmental concerns such as increasing the temperature of the atmosphere and increasing the support of various institutions at the national and international levels from wind power plants. The increasing rise and expansion of wind turbine fields further expands the need for methods to optimize their technical and economic issues. One of the challenges ahead to designing wind farms is to maximize power output by considering the Wake phenomenon. The effect of Wikipedia is an important factor in wind power plants, since slowing down will have a profound effect on the efficiency of these power plants.

In this thesis, a nonlinear approach is proposed for wind speed variable turbines using a Two_Mass model. The use of a Two_Mass model is motivated by the need to deal with the flexible modes induced by the low speed shaft stiffness. The control objective below rated wind speed is to maximize the extracted energy from thewind. Initially, two methods of control of MPPT and AFT were introduced, and then, an optimal nonlinear control method (q-D technique) was proposed to improve the above mentioned methods. in reality, Because the Wake effect occurs, it has been considered in this paper. Considering three models of wake Jensen, Frandsen and Ishihara, using the nonlinear optimal control method, it has been attempted to increase the extracted power. The simulation results show that the nonlinear optimal control method results in extraction of power from the wind turbine by taking into account the Wake effect.

 

Index Terms-Nonlinear optimal control, Variable speed wind turbines, Two_Mass model, Wake effect, Power extraction

 

رزومه

دارا بودن مدرک ICDL درجه 1 و 2

دارا بودن مدرک AutoCad

سطح زبان متوسط

پشتیبان بودن به مدت یک سال در قلم‌چی

تدریس در مقطع ششم ابتدایی به مدت یک سال

آشنایی با نرم افزار متلب در حد متوسط

 

 

 



[1] Maximum Power Point Tracking

[2] Aerodynamic Torque Feed_Forward