Technische Universiteit Delft

Windturbines
door M&C

Promotie van dhr. J.W. Wingerden: "Control of Wind Turbines with 'Smart' Rotors: Proof of Concept and LPV Subspace Identification"

17 november 2008 | 12:30 uur
plaats: Aula TU Delft

De heer Ir. J.W. van Wingerden | werktuigkundig ingenieur, Nederland promotor | Prof.dr.ir. M. Verhaegen 3mE

Control of Wind Turbines with 'Smart' Rotors: Proof of Concept and LPV Subspace Identification

Het actief regelen van windturbines wordt steeds belangrijker voor de windenergiegemeenschap. Als we bijvoorbeeld de `oude' op overtrek geregelde turbines vergelijken met de huidige bladhoekgeregelde turbines, zien we dat de belastingen aanzienlijk verminderd zijn. Dit resulteert in lichtere en grotere turbines.
Echter, door de gelimiteerde bandbreedte van de benodigde actuatoren en de vermoeiingsbelastingen op de verschillende componenten zijn de grenzen van de bladhoekregeling bereikt. Toch wil men naar grotere windturbines, vanwege het feit dat steeds meer windturbines in zee gezet worden. De kostprijs van deze
turbines wordt in grote mate bepaald door de funderingskosten. Door de toenemende grootte van windturbines, waardoor ook de belastingen toenemen, en de beperkingen van de bladhoekregelingen is het noodzakelijk om andere concepten te onderzoeken. Met een nieuw concept moet een economische levensduur van
20 jaar gewaarborgd worden voor de nieuwe generatie windturbines. Het meest veelbelovende concept maakt gebruik van een aantal regelbare flapjes die lokaal op het blad de liftkrachten kunnen regelen en zodoende het krachtenspel op de windturbine kunnen beïnvloeden. Dit dient op een zodanige manier te gebeuren dat de turbine zich aanpast aan het gedistribueerde gedrag van de verstoringen (b.v. turbulentie). Het succes van dit concept hangt grotendeels af van de keuze voor de sensor die de verstoring waarneemt en van de regelaar die het gemeten signaal manipuleert om vervolgens de flapjes uit te sturen. Een rotor uitgerust met dergelijke sensoren, flapjes en regelaars valt onder de noemer `slimme' rotor.

In dit proefschrift wordt bijgedragen aan de ontwikkeling van een `slimme' rotor, door experimenteel aan te tonen dat onder realistische omstandigheden dit concept werkt. In de windtunnel hebben we laten zien dat als de verstoring bekend is, deze compleet kan worden onderdrukt. Onder realistische omstandigheden is dit niet het geval en terugkoppelregelingen dienen dan te worden gebruikt. Voor deze situatie zijn een aantal belastingscenario's gedefinieerd en er wordt getoond dat de verstoringen breedbandig kunnen worden onderdrukt. Tevens laat deze studie zien dat het van essentieel belang is om regeltechnici in een vroeg stadium te betrekken bij het ontwerp van een dergelijk multidisciplinair concept.
Naast het demonstreren van de haalbaarheid van het `slimme' rotorconcept, zijn er ook nieuwe methodes ontwikkeld om uit meetdata wiskundige modellen te schatten met variërende parameters.

Meer informatie?
Voor inzage in proefschriften van de promovendi kunt kijken in de TU Delft Repository op: repository.tudelft.nl. TU Delft Repository is de digitale vindplaats van openbare publicaties van de TU Delft. Proefschriften zullen binnen een paar weken na de desbetreffende promotie in de Repository te vinden zijn.

Laatst gewijzigd: 28 oktober 2008