Controle individual de passo para turbinas eólicas utilizando controlador adaptativo
Resumo
Esta dissertação aborda o problema de redução das cargas mecânicas assimétricas
resultantes sobre a estrutura de turbinas eólicas de grande porte, de eixo horizontal e de
três pás, por meio da técnica de controle individual de passo das pás. Os sistemas de
coordenadas são descritos, bem como o modelo da turbina eólica voltado para o projeto
e simulação de controladores. São revisados os algoritmos e estratégias de controle mais
comumente empregados para a redução de cargas mecânicas, além da instrumentação necessária
para esta finalidade. Observadores de estados com vistas a aplicação em controle
também são estudados, onde é verificada a sua importância para otimizar a instrumentação
e conferir robustez às medidas dos sinais, inclusive no caso de falha de sensores. A fim
de tratar o problema das cargas mecânicas assimétricas, é proposto um sistema de controle
individual de passo baseado em um Controlador Adaptativo Robusto por Modelo de
Referência (RMRAC), sendo realizada a descrição do seu projeto e a simulação do sistema
de controle individual de passo utilizando o software Fatigue Aerodynamics Structures and
Turbulence (FAST). Além disso, é apresentado um comparativo com o controle individual
de passo das pás utilizando um controlador Proporcional Integral (PI). A efetividade dos
controladores na redução das cargas mecânicas sobre a turbina eólica é avaliada por meio
das medidas das grandezas nos pontos estratégicos da turbina eólica, de acordo com as
recomendações da norma IEC 61400-13. Por meio da análise gráfica, no domínio do tempo
e da frequência, conclui-se que o controlador RMRAC apresenta desempenho similar ao
PI, porém, com menos interferência em frequências adjacentes à frequência de interesse
e melhor adaptação frente à variação da velocidade do vento, na faixa de geração nominal
de energia da turbina eólica. Dessa forma, o controle individual de passo utilizando
Controlador Adaptativo Robusto por Modelo de Referência é viável de ser implementado
para a avaliação experimental.
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