Wind Turbine Structural Control

Abstract

A energia eólica é uma das fontes de energia mais importantes para suprir o consumo mundial de energia. A transição para um consumo de energia baseado em energia renovável levou ao desenvolvimento de turbinas eólicas (TEs) de grandes dimensões, com projetos estruturais de elevada flexibilidade. Nesse contexto, a análise e o controle estrutural de TEs têm papel fundamental na mitigação de cargas e no aumento da vida em fadiga da estrutura. Significativo esforço de pesquisa tem sido dedicado às questões do carregamento aero-elástico, simulação computacional de TEs, controle estrutural e redução de cargas estruturais. Esta tese está inserida neste campo de pesquisa, contribuindo com desenvolvimentos na análise estrutural e no controle em espaço de estados, controle H-infinito e controle preditivo baseado em modelo (MPC), aplicado às TEs. Portanto, a tese apresenta dois caminhos principais: (1) o desenvolvimento de uma ferramenta própria para a análise estrutural de turbinas eólicas, baseada em procedimentos de elementos finitos e (2) o desenvolvimento e aplicação de estratégias de controle para reduzir as cargas estruturais da TE, que são verificadas com base em simulações de vento turbulento. Os resultados mostram a efetividade e superioridade dos métodos de controle utilizados, apresentando uma regulação de velocidade do rotor adequada e a redução das cargas estruturais e das oscilações.