Entwicklung eines parametrisierbarenRegelverfahrens und Identifikation vonOptimierungsparametern für dieLastreduktion bei Windenergieanlagen

Abstract

Diese Arbeit stellt eine Regelarchitektur für Windenergieanlagen vor, legt sie anhand der fiktiven Windenergieanlage IWES 2,5MW Onshore aus und untersucht die Einflüsse einzelner Parameter. Die Bestimmung von Rotorkennfeldern und Linearisierung des Modells unterschiedlicher Betriebspunkte wird angestellt. Es werden Regelungen der Drehgeschwindigkeit mittels des Generatormoments und eines kollektiven Pitchwinkels, sowie der Blattbiegemomente mittels individueller Pitchwinkel eingeführt. Die Regelung der Blattbiegemomente erfolgt mittels transformierter Blattwurzelbiegemomente. Mögliche Kopplungen zwischen den Regelungen werden untersucht und fallen gering aus, was die Wahl dezentraler I-Regler für die Regelung der Blattbiegemomente berechtigt. Parameter der Regelarchitektur werden Komponentenweise auf ihre Einflüsse untersucht. Die Untersuchung erfolgt anhand von Simulationsdaten. Ergebnis der Untersuchung ist, dass mit der Drehzahlregelung sehr gering auf Lasten eingewirkt werden kann. Der IPC bietet die Möglichkeit die Blattlasten deutlich zu reduzieren, andere jedoch nicht nennenswert und dies zu Kosten einer sehr großen zusätzlichen Pitchaktivität. Eine Verschiebung der Betriebspunkte erbringt mittlere Reduktionen der schädigungsäquivalenten Lasten aller Bauteile. Der zusätzliche Pitchaufwand ist im Vergleich zum IPC gering.

This work presents a control architecture for wind turbines, describes them using the fictitious IWES 2.5 MW onshore wind turbine and examines the influences of individual parameters. The determination of rotor maps and linearization of the model of different operating points is made. It controls the rotational speed by means of the generator torque and a collective pitch angle, as well as the blade bending moments are introduced by means of individual pitch angle. Possible couplings between the regulations are examined and are small, so decentralized I-controllers for the control of the blade bending moments are chosen.Parameters of the control architecture are being researched for their influences. The investigation is based on simulation data. The results follow. speed control has very little effect on loads. IPC offers the ability to significantly reduce the blade load, but not others and at the cost of a very large additional pitch activity. A shift of the operating points yields average reductions of the damage equivalent loads of all components. The additional effort to pitch is low compared to the IPC