Cerca nel sito per parola chiave

rapporti - Deliverable

Metodiche per il controllo di potenza e tensione di aerogeneratori doubly-fed in condizione di rete perturbata. Studio di una nuova strategia di controllo per generatori eolici off-shore flottanti

rapporti - Deliverable

Metodiche per il controllo di potenza e tensione di aerogeneratori doubly-fed in condizione di rete perturbata. Studio di una nuova strategia di controllo per generatori eolici off-shore flottanti

Recently updated on Aprile 7th, 2021 at 01:36 pm

In questo rapporto sono descritte due sottoattività, la prima tratta di una struttura di controllo di velocità ed assetto non convenzionale per gli aerogeneratori off- shore per acque profonde, la seconda tratta del comportamento in rete perturbata da buchi di tensione dei generatori asincroni DFIG diffusamente impiegati nelle turbine eoliche. L’attività relativa al controllo degli aerogeneratori off- shore, in continuazione dell’attività del PAR2009 nel PAR2010 è stata incrementato il livello di dettaglio del modello matematico semplificato bidimensionale, utilizzato per gli studi di controllo, in modo da ottenere risposte che fossero in accordo con quelle ricavabili impiegando il modello tridimensionale BM realizzato da RSE in attività di RDS precedenti. A tale scopo, per permettere il confronto, il modello semplificato bidimensionale è stato dotato della stesso sistema di controllo implementato nel codice BM. L’attività di revisione modellistica e di taratura hanno portato ad un buon accordo in confronto alle risposte dei due modelli matematici. L’idea di sfruttare il modello dell’evoluzione del profilo temporale del vento per limitarne l’effetto sulle variabili del sistema adottando un controllore di tipo Hinf è stato il punto di partenza dell’attività relativa al PAR2010. Con l’obiettivo di migliorare la regolazione della velocità di rotazione del rotore e diminuire le sollecitazioni affaticanti sui tiranti è stato quindi sintetizzato, regione R3, un controllo Hinf ed una variante Hinf con le uscite interpolate linearmente tra dieci controllori posti in parallelo. Tale schema di controllo, come si `e potuto osservare nelle simulazioni finali di confronto, ha potuto produrre risultati migliori rispetto alle configurazioni di controllo tradizionale. L’utilizzo di funzioni di peso, tipico del controllo Hinf, ha permesso infatti di specificare la banda passante in cui insiste il disturbo eolico, e quindi di attenuare l’effetto del disturbo sui segnali di controllo e le variabili di uscita del sistema. I nuovi controlli Hinf e Hinf interpolato sono stati quindi confrontati con la versione convenzionale del controllo PI e con la versione PI gain scheduling progettate per il PAR2009. Uno dei maggiori problemi dei generatori DFIG deriva dalla insufficiente capacità di superare abbassamenti di tensione e rimanere, durante tali disturbi, connessi alla Rete. Oggi infatti le più recenti normative tecniche impongono alle turbine eoliche di rimanere connesse durante tali guasti, in modo che esse possano contribuire attivamente al mantenimento della stabilità della rete elettrica, ma questo comporta per i sistemi DFIG, già installati e non progettati per far fronte a tali eventi, l’instaurarsi di sovracorrenti e sovratensioni che possono portare al danneggiamento irreversibile del convertitore. Per una comprensione dettagliata delle cause che portano al manifestarsi di tali criticità e per esplorare possibili soluzioni, utilizzando il modello della macchina sviluppato nelle attività PAR2009 ma implementato utilizzando i parametri di targa di una macchina reale, si è discusso il progetto degli anelli di controllo delle correnti e della velocità angolare della macchina tramite classici regolatori PI con la tecnica del Field Oriented Controller (FOC-PI). Analiticamente si è dimostrato che al verificarsi del LVRT, a causa di questa risonanza, il convertitore è soggetto a sovra-tensioni e sovra-correnti che rendono indispensabile il sovra-dimensionamento del componente per evitare che subisca danni irreversibili. Una soluzione costosa comporterebbe quindi la sostituzione dell’elettronica di potenza del DIFG con una più potente ed in grado di sopportare correnti più elevate. In alternativa si è valutata la possibilità di implementare un controllore più robusto rispetto al guasto, in modo da contenere le sovra-correnti e ridurre l’entità di sovra-dimensionamento del convertitore. E’ stato pertanto proposto uno schema di controllo alternativo al PI basato sulla tecnica “sliding mode”. I due diversi controllori sono stati confrontati mediante apposite cifre di merito, tese a evidenziare il comportamento del sistema ad anello chiuso durante il LVRT. Tale confronto ha messo in luce i vantaggi del regolatore sliding mode rispetto al PI nell’affrontare l’ abbassamento di tensione

Progetti

Comments