Skip to main content
SUPERVISOR
Reza Tikkani,Saeed Behbahani
رضا تیکنی (استاد مشاور) سعید بهبهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohamad Dayyani
محمد دیانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Modeling and Control of Vibrations in the Wind Turbine
In the current work, the dynamic behavior of the wind turbine with a horizontal shaft and controlling the vibrations based on the active and passive methods are investigated. This study is based on presenting methods to reduce the wind turbine damages by controlling the vibrations. In recent years, many studies have focused on the vibration and control of wind turbines, but in the current study, the aim is improving the control system regarding more detailed assumptions in system parameters and modeling the semi couple aeroelasticity vibrations in the blade. Therefore, the aerodynamic forces of wind are modeled by the blade element momentum and the modified Prandtl coefficients and Glauert are used in simulations to improve the effective axial inductive coefficient in aerodynamic forces. In the current study, the blade is modeled as a clamped beam in one end and free on the other side. The distribution of geometrical and mechanical parameters such as mass distribution, bending stiffness in the axial direction of the blade is defined as a function of position. Then using tuned mass dampers in blades and Nussle the vibrations are controlled by passive control method. Some assumptions are interactions between tower and blade and the interactions between blades (in and off planes). Also, to improve the control effects of tuned mass dampers and reducing the maximum vibrations of blades, the active LQR control using piezoelectric plates on blades is applied. Results show that this method had better performance compared to the passive method. To improve the response of tuned mass dampers, the nonlinearity in the movement of dampers is assumed in the model. In this simulation by considering the nonlinearity of the dynamic of the system, and consequently controlling the nonlinear vibrations, the response improves significantly. Finally, the obtained results of different control methods are compared and the best result is presented as the premium method. Keywords: Wind turbine, Vibrations of wind turbine, Piezoelectric plates, Tuned mass damper
پژوهش حاضر به بررسی رفتار دینامیکی توربین بادی محور افقی و کنترل ارتعاشات آن با رویکردهای کنترلی فعال و غیرفعال می پردازد. اساس این پژوهش بر مبنای ارائه‌ی روش و راه کارهای مناسب برای به حداقل رساندن خسارت‌های وارده بر پره‌های توربین بادی با کنترل ارتعاشات آن‌ها می‌باشد. در سال های اخیر تحقیقات متعددی در قالب بررسی ارتعاشات توربین بادی و کنترل آن صورت گرفته است، اما در پژوهش حاضر هدف بهبود کیفیت کنترلی سیستم با در نظرگرفتن فرض های جزیی تر و دقیق در پارامترهای سیستم و همچنین مدل سازی آیروالاستیسیته ی نیمه کوپل در ارتعاشات پره می باشد. بدین جهت نیروهای آیرودینامیکی ناشی از باد تحت تئوری مومنتوم المان پره مدل سازی می شود و ضرایب اصلاحی پرانتل و گلارت جهت بهبود ضریب القایی محوری موثر در نیروهای آیرودینامیکی تحت این تئوری، در شبیه سازی مورد استفاده قرار می گیرد. در پژوهش حاضر پره‌ی توربین به صورت تیر یک سرگیردار و چرخان لحاظ می شود که توزیع پارامترهای هندسی و مکانیکی از جمله توزیع جرمی و سختی خمشی پره در راستای محور طولی پره متغیر می باشد. در ادامه با استفاده از میراگرهای جرمی تنظیم شونده در پره های توربین و ناسل به کنترل ارتعاشات با رویکرد غیر فعال پرداخته می شود. از فرض هایی که در این بخش لحاظ میگردد، برهم‌کنش بین پره‌ها و برج و هم‌چنین برهم‌کنش بین ارتعاشات پره‌ها در جهات داخل و خارج صفحه‌ی روتور می باشد. همچنین در این پژوهش، جهت بهبود نتایج کنترلی ناشی از میراگرهای جرمی تنظیم شونده و کاهش حداکثری ارتعاشات سیستم، از رویکرد کنترلی فعال LQR با به کارگیری صفحات پیزوالکتریک نصب شده بر روی پره استفاده می شود. نتایج نشان می دهد که این روش، عملکرد کلی بهتری در مقایسه با روش کنترلی غیرفعال دارد. در راستای بهبود پاسخ کنترل‌شده ی میراگرهای جرمی نصب شده بر روی پره، فرض غیرخطی بودن جابه‌جایی میراگرها به مدل اضافه می گردد. در این شبیه سازی پیش بینی می شود که با توجه به فرض غیرخطی بودن دینامیک سیستم و متعاقباً در نظر گرفتن رویکرد کنترل غیرخطی ارتعاشات آن، پاسخ تا حد قابل توجهی بهبود یابد. در پایان پژوهش، نتایج به دست آمده از رویکردهای کنترلی با یکدیگر مقایسه می شود و بهترین پاسخ به عنوان رویکرد برتر معرفی می گردد. کلمات کلیدی: توربین بادی، ارتعاشات پره‌ی توربین بادی، صفحات پیزوالکتریک، میراگرهای جرمی تنظیم شونده

ارتقاء امنیت وب با وف بومی