Estudo comparativo de técnicas de controle de geração de energia através do controle de velocidade em turbinas eólicas

Abstract

Enquanto o consumo de energia vem crescendo pelo mundo, também cresce a busca por fontes renováveis e por avanços tecnológicos que as tornem cada vez mais viáveis. A energia eólica é uma das fontes de energia que mais tem crescido dentro desse cenário. Com o aumento da energia gerada e demandada das turbinas eólicas o controle correto das mesmas se faz cada vez mais importante, com objetivos que vão desde aumentar a eficiência energética da turbina, como evitar danos materiais ao sistema da mesma. Um dos controles mais comuns atualmente em turbinas eólicas é o controle de ângulo de ataque, que varia o ângulo das lâminas de uma turbina para manter a geração de energia a mais alta possível, mantendo a velocidade nominal da turbina. Dentro do contexto apresentado, o estudo tem como foco realizar simulações para diversos tipos de cenários, e comparar o funcionamento de dois tipos de controladores de velocidade de rotação para uma turbina eólica, Fuzzy-PI e Gain Schedulig, ambos os controles são explicados dentro do trabalho e os seus desempenhos comparados com o controle PI. Nos resultados são comparadas as potências geradas por cada um dos tipos de controle, além de outras informações relevantes, como velocidade do rotor e sinal de comando dos controladores, onde os controles adaptativos tiveram em geral desempenho superior.

While energy consumption has been growing in the world, so does the search for renewable sources of energy and technology advances that make those them more reliable. Wind energy is one of the energy sources that has grown the most in this context. With the grown of energy generated and demanded of wind turbines the ability to control them has been more important too, with the objective of increasing the energy efficiency and avoid damage to the system. One of the most popular control used today is the pitch angle control, this control technique varies the blade angle to maintain the energy generation as high as possible, keeping the speed at it’s nominal rate. In this context, this study focuses on simulations in many scenarios, and in the comparison of the operation of two types of speed controllers for wind turbines, Fuzzy-PI and Gain Scheduling, both controllers are explained on the study and compared to the PI Controller. In the results, energy generation is compared, as well as other relevant information about those controllers results, like rotor speed and command signal from the controller, where the adaptive controllers got better results overall.