Robusno upravljanje generatorom vjetroagregata

undergraduate thesis

• Title (english): Robust control of wind turbine generator
• Author: Matko Tomić
• Mentor: Josip Kasać (mentor)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture; Zagreb
• Defense date and country: 2016-09-21, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Mechanical Engineering

Abstract

Obnovljivi izvori energije postaju sve značajniji u energetici, s dugoročnom tendencijom zamjene konvencionalnih izvora, zasnovanih na fosilnim gorivima. Tema ovog rada je robusni upravljački algoritam za varijabilni frekvencijski pretvarač generatora vjetroagregata. Vjetroagregati su najzastupljeniji među cijelom paletom rješenja. Kako bi se dobila maksimalna moguća iskoristivost energije vjetra, ka ostvarenju tog cilja. Vjetroagregat koji je analiziran u ovom radu je sa DFIG generatorom koji mora imati varijabilni frekvencijski pretvarač. Algoritam je baziran na tzv. vektroskom upravljanju kako bi smo pojednostavili diferencijalne jednadžbe koje opisuju dinamiku sustava. Predloženo je vektorsko upravljanje s obzirom na magnetski tok statora, sa strane rotora, dok je sa strane mreže predloženo vektorsko upravljanje s obzirom na napon električne mreže. Konvencionalna rješenja kao što su linearni PID i linearni kvadratični regulator (LQR) nisu robusna na neodređenosti dinamičkog modela i vanjske poremećaje. RISE upravljački algoritmi su se pokazali kao adekvatno rješenje za sve probleme koje donosi nelinearni sustava sa vanjskim poremećajem. Najveća prednost RISE regulatora je robusnost na vanjske poremećaje i globalna asimptotska stabilnost, kao što je pokazano primjenom Lyapunovljeve teorije stabilnosti. Za razliku od konvencionalnog sliding mode upravljanja, kod RISE regulatora nema „chattering“ efekta koje može pobuditi visoko frekvencijsku dinamiku i time uzrokovati neželjene vibracije konstrukcije vjetroagregata.

Abstract (english)

Renewable energy sources are becoming increasingly important in the energy sector, with the long-term trend of replacing conventional sources based on fossil fuels. Theme of this paper is robust control algorithm for variable frequency converter of generator of wind turbine. Wind turbines are the most common among the full range of solutions. In order to obtain the maximum possible utilization of wind energy, designing the controller is a key step toward achiving that goal. The wind turbine, analyzed in this paper is the one with the DFIG (Doubly – Fed induction Generator) that has to have variable frequency converter to obtain the maximum power. The algortihm is based on stator – flux vector control for the rotor side converter bridge control, and the grid voltage vector control for the grid side converter bridge control to simplfy the differential equations that describe the dynamics of the system. Conventional solutions such as linear PID and linear quadratic regulator (LQR) are not robust to the dynamic model uncertainties and external disturbances. RISE control algorithms have proven to be an adequate solution to all the problems associated with nonlinear systems with external disturbances. The greatest advantage is the robustness of the RISE regulator to external disturbances and global asymptotic stability, as demonstrated using the Lyapunov stability theory. Unlike the conventional sliding mode control, RISE algorithm provides chattering free control, since the ''chattering'' effect can induce high frequency dynamics and cause unwanted construction vibrations of wind turbine.

• Keywords: vjetroagregat; DFIG (Doubly – Fed Induction Generator) generator; pretvarač sa strane rotora; pretvarač sa strane električne mreže; robusni upravljački algoritam; RISE (Robust Integral of the Sign of the Error) upravljački algoritam.
• Keywords (english): Wind Turbine; DFIG (Doubly – Fed induction Generator); Rotor Side Converter; Grid Side Converter; Robust Control Algorithm; RISE (Robust Integral of the Sign of the Error) Control Algorithm.
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:235:072889
• Study programme: Title: Mechanical Engineering; Study programme type: university; Study level: undergraduate; Academic / professional title: sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka strojarstva (sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka strojarstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2019-05-22 17:17:40