Ανάπτυξη συστήματος ελέγχου για την ελαχιστοποίηση των αναπτυσσόμενων φορτίων στις ανεμογεννήτριες με τη χρήση πτερυγίων

Abstract

Σε αυτή την πτυχιακή θα ερευνηθεί η ιδέα σχεδιασμού ελέγχου της λειτουργίας των πτερυγίων καμπυλότητας σε λεπίδες ανεμογεννητριών. Μελέτες έχουν δείξει ότι η χρήση τέτοιων πτερυγίων είναι δυνατόν να επιφέρει μεγάλη μείωση στα αναπτυσσόμενα φορτία που επιδρούν στις λεπίδες και στον ρότορα μιας ανεμογεννήτριας από την χαοτική συμπεριφορά του ανέμου. Επιπλέον με την συνεχή αύξηση του μεγέθους των ανεμογεννητριών, η λύση των πτερυγίων γίνεται ολοένα και πιο ελκυστική σε σχέση με τις υπόλοιπες τεχνικές ενεργού ελέγχου ροής ανέμου, που απαιτούν την κίνηση ολόκληρων των φτερών ή του ρότορα. Το μεγαλύτερο εμπόδιο στην μετάβαση τους από το ερευνητικό στάδιο στην βιομηχανία είναι η υψηλή απαιτητικότητα για ακρίβεια, αφού μία αλλαγή στη γωνία κλίσης των πτερυγίων αποφέρει σχετικά μεγάλη αλλαγή στην γωνία προσβολής των λεπίδων. Μια λανθασμένη αύξηση κατά μόνο δύο μοίρες μπορεί να προκαλέσει απώλεια στήριξης της ανεμογεννήτριας κάτι που αν διαρκέσει αρκετά, υπό συγκεκριμένες συνθήκες επιφέρει την καταστροφή της (stall effect). Για την απόκτηση της επιθυμητής απόκρισης, η ανάπτυξη του ελέγχου θα εστιάσει σε ελεγκτές τριών όρων PID, καθώς τέτοιες τεχνικές έχουν δείξει ικανοποιητικά αποτελέσματα σε πρώιμες μελέτες. Η ερευνητική προσέγγιση θα πραγματοποιηθεί στο πολυτεχνείο του Βερολίνου με σκοπό την εκμετάλλευση της ήδη υπάρχουσας ερευνητικής ανεμογεννήτριας για την ανάπτυξη και την δοκιμή του ελεγκτή. Αφού προσεγγιστεί η δυναμική συμπεριφορά του συστήματος διαφορετικοί ελεγκτές PID θα δοκιμαστούν για την αποτελεσματικότητα τους σε διαφορετικά περιβάλλοντα διαταραχής. Στην συνέχεια θα γίνει μια προσπάθεια για την γενίκευση των αποτελεσμάτων σε συνθήκες ρεαλιστικού περιβάλλοντος.