تنظیم برخط زوایای کلیدزنی ژنراتور سوئیچ رلوکتانسی به منظور استحصال حداکثر توان و کاهش تلفات

تغییرات اقلیمی و گرمایش زمین ناشی از مصرف سوخت های فسیلی، ضرورت استفاده از انرژی های تجدیدپذیر به ویژه انرژی بادی را افزایش داده است. در این راستا، ژنراتورهای سوئیچ رلوکتانسی به دلیل ساختار ساده و هزینه نگهداری پایین، گزینه ای مناسب برای سامانه های بادی محسوب می شوند. پژوهش های پیشین عمدتا بر کنترل توان حداکثری و بهینه سازی عملکرد این ژنراتورها تمرکز داشته اند، اما روش های موجود با چالش هایی مانند وابستگی به اندازه گیری سرعت باد، عدم پایداری در شرایط متغیر و پیچیدگی های ناشی از رفتار غیرخطی ژنراتور مواجه اند. این محدودیت ها نیاز به توسعه روش های کنترلی نوین، هوشمند و تطبیق پذیر را برای بهبود پایداری و کارایی سامانه های تولید انرژی بادی نشان می دهد. در این پایان نامه، ابتدا سرعت باد موثر به عنوان ورودی اصلی بخش آیرودینامیکی سیستم با استفاده از سه گونه فیلتر کالمن تخمین زده شد. سرعت باد واقعی مستقیما به عنوان ورودی توربین بادی اعمال شده و مبنای تولید توان مکانیکی قرار گرفته است. با این حال، از آنجا که تغییرات سرعت باد منشا اصلی نوسانات گشتاور و در نتیجه سرعت زاویه ای ژنراتور محسوب می شود، سرعت باد تخمین زده شده به صورت یک کمیت معادل و مناسب، پس از پردازش، به شکل سرعت زاویه ای روتور در اختیار بخش کنترلی ژنراتور سوئیچ رلوکتانسی قرار گرفته است. به بیان دیگر، اگرچه سرعت باد به طور مستقیم در حلقه کنترلی ژنراتور استفاده نشده، اما تخمین آن نقش کلیدی در ایجاد پیوند موثر بین لایه مکانیکی و لایه کنترلی سیستم ایفا می کند. کنترل ژنراتور سوئیچ رلوکتانسی و تعیین برخط زوایای روشن و خاموش کلیدزنی اساسا مبتنی بر سرعت زاویه ای روتور است که در این پژوهش به صورت تخمین زده شده و مقاوم مبتنی بر معیار H∞ در اختیار کنترل کننده قرار گرفته است. در ادامه، از الگوریتمی مبتنی بر هوش عاطفی برای تعیین برخط زوایای کلیدزنی استفاده شد. نتایج شبیه سازی ها بیانگر عملکرد پایدار سیستم، تطبیق مناسب بین بخش های مختلف آن و صحت پیاده سازی روش پیشنهادی است. افزون بر این، روش پیشنهادی در سرعت 5500 rpm)) توانی برابر با 91/47 (kW) را به صورت برخط و در مدت زمان 08490/0 (ms) تولید کرده است که نسبت به روش مشابه حدود 12٪ افزایش توان را نشان می دهد.

کلیدواژه ها:

انرژی تجدیدپذیر ، توربین بادی ، انرژی بادی ، ژنراتور سوئیچ رلوکتانسی ، الگوریتم های بهینه سازی هوشمند