Dissertação

{pt_PT=Robust Control of a Wind Turbine Using Third Generation CRONE Control} {} EVALUATED

{pt=A presente dissertação foca-se na análise, desenvolvimento e simulação de um controlador CRONE de terceira geração a ser implementado num protótipo de uma nova turbina eólica de eixo vertical Darrieus. O protótipo é composto por um rotor vertical com cinco asas rotativas e um gerador síncrono de ímanes permanentes. Este protótipo foi estudado, e os diferentes modelos, propostos em estudos anteriores, foram analisados. Dados experimentais do protótipo, adquiridos em projecto anteriores, foram estudados, e ´e proposta uma gama de TSR que melhor descreve o protótipo. A metodologia de design de sistemas de controlo CRONE foi abordada, e um controlador CRONE de terceira geração foi desenvolvido para o modelo que melhor descreve o comportamento do protótipo. O modelo seleccionado (nominal plant), foi usado para produzir mais dois modelos (extreme plants 1 e 2), que introduzem 20% de incerteza nos coeficientes da função de transferência da nominal plant. O controlador CRONE foi testado em simulação, quando aplicado a cada uma das três plantas, em diferentes condições de vento, com e sem a presença de turbulência. O comportamento do controlador ´e apresentado e analisado, recorrendo a dois ´ındices usados na literatura: o ITAE e o ISV. Um conjunto de sensores e actuadores, integrados com uma plataforma Arduino são propostos, foram desenvolvidos para o protótipo, e testes reais foram efectuados. O primeiro para validar os resultados obtidos, quanto `a gama de TSR do protótipo, e o segundo para quantificar as limitações que a presença dos actuadores impõe, no comportamento do TSR do protótipo., en=This dissertation focuses on the analysis, development and simulation of a fractional-complex third generation CRONE controller to be implemented on a new Darrieus VAWT prototype. The vertical axis wind turbine prototype comprises five rotary-wings (blades) and a permanent magnet synchronous generator. The prototype is studied, and its numerous dynamic models, proposed in previous works, are analysed. Previously acquired experimental data from the prototype is studied, and a new, more truthful TSR range is proposed. The CRONE control system design methodology is studied, and a controller is developed, for the model that better describes the prototype’s behaviour. The model selected (nominal plant), is used to produce two more models (extreme plants, 1 and 2), that introduce 20% uncertainty in the nominal plant’s transfer function coefficients. The CRONE controller is tested in simulation, when applied to each of the three plants, in different wind conditions, with and without the presence of turbulence. The controller’s performance is presented and analysed, resorting to two metrics used in the literature: the ITAE and the ISV. A set of sensors and actuators integrated with the Arduino platform, are proposed and built for the prototype, and two tests are performed. One, to validate the TSR range proposed at the beginning of the document, and another, to assess the limitations imposed by the actuator in the prototype’s TSR behaviour.}
{pt=Energia Eólica, Turbina Eólica Darrieus, Protótipo, Estratégia de Controlo, Controlo Fraccionário, Controlo CRONE de Terceira Geração, en=Wind Energy, Darrieus Wind Turbines, Prototype, Control Strategy, Fractional Control, Third Generation CRONE Control}

Novembro 9, 2018, 9:0

Orientação

ORIENTADOR

Mário Rui Melício da Conceição

Universidade de Évora

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Duarte Pedro Mata de Oliveira Valério

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar