Forskare baserade i Brasilien har utvecklat ett sätt att bättre kontrollera vindenergisystem i elproduktion. Vindenergisystem är vanligtvis dyra att underhålla, och de kan bara omvandla en del av sin producerade energi till lagring.

Resultaten publicerades på IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica , en gemensam publikation av IEEE och Chinese Association of Automation, och kan få konsekvenser för att göra vindenergisystem mer effektiva och kostnadseffektiva.

"Förnybar energiproduktion accepteras över hela världen av akademiker och industrier som ett intressant alternativ till traditionell kraftproduktion, främst på grund av den växande bristen på fossila bränslen och den fruktansvärda effekten av växthusgaser på jordens klimat, sa Juan Sebastián Solís-Chaves, pappersförfattare och professor vid Institutionen för energiteknik vid Federal University of ABC-UFABC i Brasilien. "Av alla möjliga arrangemang för vindenergisystem, den vanligaste är den dubbelmatade induktionsgenerator-baserade konfigurationen."

Detta är den typ av system som forskarna använde för att analysera hur man bättre kan styra vindenergisystem. Den dubbelmatade induktionsgeneratorn anses allmänt vara ett mycket stabilt system, enligt Solís-Chaves, men den kan bara bearbeta cirka 30 procent av den genererade kraften och den totala kostnaden för systemunderhåll är hög. Systemet består av två lindningar, eller elektromagneter, som matar information från den yttre miljön till generatorn. De kan justera frekvensen vid vilken ström genereras, baserat på styrkan i vinden som snurrar turbinen. Dock, det dubbeldrivna systemet kräver en omvandlare för att ändra effekten från växelström till likström, beroende på vilken hastighetsomvandling som behövs. För större system, detta kan vara en betydande kostnad.

"Vi försökte undersöka hur teorin om långdistans generaliserad prediktiv styrning kan vara ett intressant och innovativt alternativ till den traditionella direkta effektstyrningen som används i vindenergisystem, " sa Solís-Chaves.

I den traditionella generatorn, kontrollerna adresserar hela systemet tillsammans. Trots att de har olika stadier, varje steg är beroende av de andra, och måste övervägas tillsammans. Till exempel, om vindstyrkan ökar och snurrar turbinen mer, systemet kommer att justera omvandlaren och kraftgenereringsprocesserna tillsammans, använder var och en som en variabel för de andra.

I det här pappret, forskarna bröt isär systemet för att behandla kraftgenerering och återkoppling som två separata system, var och en med en ingång och en utgång. "Detta är en icke-linjär kontrollteori som är ett mycket robust alternativ med en snabbare dynamisk respons än traditionella system, " sa Solís-Chaves.

I detta vindenergisystem, under forskarnas nya kontrollsystem, turbinen kan reagera mycket snabbare, minskar belastningen på dess fysiska komponenter.

Nästa, forskarna planerar att fortsätta finjustera sitt frikopplade generationssystem.