کنترل بهینه توربین با انرژی تجدید پذیر با استفاده از روش ICACO و PID با تغییر زاویه گام پره

چکیده مقاله

یکی از چالش‌های مهم مهندسی توربین بادی، طراحی کنترل‌‌کننده با کمک تنظیم زاویه پره‌ها یا زاویه گام توربین بادی است. قابلیت اطمینان، ایمنی و به حداکثر رساندن توان خروجی یک توربین بادی همگی تحت تاثیر این کنترل‌کننده قرار دارند. در این پژوهش، طراحی و بهینه‌سازی یک کنترل‌کننده تناسبی-انتگرالی-مشتقی (PID) برای توربین بادی پنج مگاواتی تجدیدپذیر انجام شده است. با توجه به پیچیدگی و غیرخطی بودن مسأله و بالا بودن مقدار زمان مورد نیاز برای تحلیل آن، نیاز مبرمی به استفاده از یک روش بهینه‌سازی قدرتمند و در عین حال دارای همگرایی سریع احساس شد. برای این منظور از الگوریتم بهینه‌سازی فراابتکاری ترکیبی رقابت استعماری-مورچه (ICACO) جهت یافتن ضرایب بهینه کنترل‌کننده برای رسیدن به حداقل انحراف توان تولیدی توربین و رسیدن به حداکثر بازده آن استفاده شد. در این پژوهش متغیرهای طراحی ضرایب کنترل کننده و پارامترهای کنترلی زاویه گام توربین است. تمامی مراحل تحلیل مسأله شامل ایجاد و مدل‌سازی باد در حالت سه بعدی، تحلیل توربین در اثر اعمال باد ذکر شده، به‌کارگیری کنترل کننده و الگوریتم بهینه‌سازی فراابتکاری ترکیبی و ارتباط بین آنها در محیط نرم‌افزار MATLAB و سیمولینک، کدنویسی و اعمال شده است. نتایج ارائه شده حاکی از قدرت روش بهینه‌سازی در یافتن ضرایب بهینه و بالا بردن بازده عملیاتی توربین است. روش پیشنهادی توانسته حدود 85 درصد میزان انحراف توان تولیدی از مقدار توان تولیدی اولیه را کاهش دهد.