Değişken Hızlı Değişken Açılı Rüzgar Türbinlerinin Kontrolü

Abstract

Bu çalışmada değişken hızlı değişken kanat açılı bir rüzgâr türbininin modellenmesi, kontrolü ve benzetimi yapılmıştır. Rüzgâr türbinleri; aerodinamik model, mekanik model, elektriksel model, kanat açısı eyleyicisi ve kontrol sistemi olmak üzere 5 alt sistem olarak modellenmiş ve kanat açısı kontrolü ile generatör moment kontrolü üzerinde durulmuştur. Kontrol stratejisinde, düşük rüzgâr hızlarında rüzgârdan kazanılabilecek maksimum gücü elde etme, yüksek rüzgâr hızlarında ise türbin gücünü ve rotor açısal hızını sabit tutarak rüzgâr türbinini aşırı yüklerden korumak esas alınmıştır. Kısmi yük bölgesinde sadece generatör moment kontrolü yapılırken; tam yük bölgesinde rotorun fazla hızlanmasını önlemek için generatör moment kontrolüne ek olarak kanat açısı kontrolü yapılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde rüzgâr türbini sisteminin istenildiği şekilde çalıştığı görülmüş ve kontrol stratejisinin kullanılabilirliği anlaşılmıştır.

In this study the modeling, control and simulation of variable speed variable pitch wind turbines are explained. For this purpose, the aerodynamic model, mechanical model, electrical model, blade pitch actuator model of the wind turbine are explained. After that, whole turbine control strategy, pitch angle control and generator torque control are discussed in detail. In control strategy, between the cut in wind speed and rated wind speed, it is desirable to capture as much power as possible from the wind. Generator torque control is used in this region while the blade pitch is kept constant at an optimal value for maximum wind energy. In above-rated wind speed, the captured power needs to be limited because of the both mechanical and electrical constraints. In this region generator torque control and blade pitch control are used together. The results show that the wind turbine system works properly and this control strategy can be used in practice.