Síntese de controladores ressonantes para redução de esforços mecânicos em turbinas eólicas

• Autor(a) principal: Martins, Vinícius de Oliveira
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/197783
• topic: Turbinas eólicas; Controlador ressonante; Wind turbine; Resonant controller; Internal model principle; Periodic disturbance rejection

Este trabalho apresenta uma proposta para a redução de esforços mecânicos em turbinas eólicas, visando a diminuição do LCoE (do inglês: Levelized Cost of Electricity) para tornar a geração de energia através dos ventos mais atrativa financeiramente. Os esforços mecânicos a serem minimizados são originados pelas assimetrias do vento ao longo do plano do rotor e apresentam característica periódica. A deflexão de cada pá é transmitida ao eixo e, por consequência, às estruturas de sustentação como uma força com nível médio e periodicidade definidos pelas velocidades do vento e do rotor, respectivamente. Para minimizar os efeitos da vibrações, é proposta a integração de controladores baseados no princípio do modelo interno para turbinas operando em plena carga. A rejeição dos sinais periódicos das deflexões das pás é feita através de controladores ressonantes que utilizam, como atuadores, o ângulo de pitch das mesmas. Ainda são avaliadas as possibilidades de considerar a utilização de um modelo LPV (do inglês: Linear Parameter Varying) desacoplado e um modelo LPV completo para o projeto dos controladores. O modelo desacoplado considera que as pás não interagem uma com as outras, os seja, ao alterar o ângulo de pitch da pá 1, as demais não têm suas deflexões alteradas. O modelo completo considera que o eixo é capaz de fornecer certo acoplamento entre o ângulo de uma pá e as deflexões das demais. Ao simular os controladores projetados percebeu-se que os modelos LVP desacoplado e completo obtiveram respostas muito semelhantes, com máxima diferença percentual para redução da amplitude dos distúrbios de 5,1%. Também pôde-se confirmar a eficiência dos controladores com 2 modos ressonantes que rejeitaram no pior caso 98,78% da amplitude das vibrações das pás.