science >> Wetenschap >  >> Elektronica

Een besturingssysteem om de efficiëntie van golfenergieconverters te verbeteren

Krediet:CC0 Publiek Domein

De belangstelling voor golfenergie groeit de laatste jaren, en elektrische generatoren die speciaal zijn ontworpen om elektriciteit op te wekken uit deze hernieuwbare energiebron worden ontwikkeld. De Advanced Control Group (GCA) van de UPV/EHU heeft voor deze generatoren een robuust regelsysteem bedacht dat, tijdens de uitgevoerde tests, is aangetoond dat het hun efficiëntie aanzienlijk verbetert.

De Advanced Control-groep van de Faculteit Ingenieurswetenschappen - Vitoria-Gasteiz (EIVG) en de EIG-Faculteit Ingenieurswetenschappen van de UPV/EHU - Gipuzkoa (sectie Eibar), die gespecialiseerd is in de besturing van elektrische machines, heeft een robuust besturingssysteem bedacht voor een van de meest populaire golfenergieomvormers, de oscillerende waterkolom (OWC), samen met een dubbel gevoede inductiegenerator. "Dit soort elektrische generatoren zijn geschikt om met variabele snelheden te werken, en op hetzelfde moment, wat het door ons voorgestelde besturingssysteem bereikt, is het verbeteren van de efficiëntie van deze generatoren door de rotatiesnelheid van de turbine te regelen, aangezien deze snelheid van invloed is op de efficiëntie van het proces om kinetische energie uit de golven te halen, " legde Oscar Barambones uit, een van de onderzoekers die aan dit onderzoek heeft meegewerkt, die onlangs werd gepubliceerd door het tijdschrift Oceaan Energie .

Dubbel gevoede inductiegeneratoren (DFIG's) worden als zeer geschikt beschouwd voor het opwekken van energie die afkomstig is van golfenergie, omdat ze speciaal zijn ontworpen om te werken onder veranderende, onvoorspelbare omstandigheden. "De luchtstroom die wordt gegenereerd door de golven waarmee ze zullen moeten werken, zal nooit bekend worden, maar in deze converters, de elektriciteitsgenerator heeft de capaciteit om de werksnelheid te regelen, zodat het systeem op zijn optimale snelheid kan werken, ongeacht de snelheid van de luchtstroom die door de turbine wordt ontvangen, " zei de onderzoeker.

In de studie, ze wilden zien of de prestaties van de converter konden worden verbeterd door er een glijdend besturingssysteem aan toe te voegen, die wordt gekenmerkt door het vertonen van correct gedrag, zelfs in veranderende dynamiek, variabele parameters en externe storingen. "Wat we deden, was kijken wat het effect zou zijn als dit controlesysteem zou worden opgenomen, eerst door middel van verschillende simulaties, en ten tweede in enkele experimentele tests uitgevoerd op een experimenteel platform dat de onderzoeksgroep heeft ontworpen en gebouwd bij de EIG (Eibar). Dit experimentele platform is gebaseerd op een echte commerciële dubbel gevoede generator; we hebben de generator aangesloten op een motor, en die motor simuleerde het mechanische energieprofiel dat wordt verschaft door de luchtstroom die zou worden geproduceerd door de golven in een installatie voor het opwekken van golfenergie."

Zoals Barambones uitlegde, de uitgevoerde tests toonden aan dat de efficiëntie van de golfenergieomzetters "aanzienlijk was verbeterd:het besturingssysteem maximaliseert de extractie van energie uit de golven, omdat het de snelheid van de turbine regelt, zodat het systeem met maximale efficiëntie werkt. De prestaties van deze systemen worden geoptimaliseerd wanneer de generator een referentie volgt die afhangt van de snelheid van de luchtstroom, zodat de turbine op het maximale rendement kan werken." En aangezien ze werden uitgevoerd met behulp van een commerciële converter, "het controlesysteem kon meteen worden toegepast."

Maar de onderzoeker is zich ervan bewust dat er problemen kunnen ontstaan ​​wanneer dit controlesysteem onder reële omstandigheden wordt toegepast. Het grootste probleem dat volgens hem zou kunnen ontstaan, heeft te maken met "de traagheid van de turbines. We hebben niet met zeer grote traagheid gewerkt, maar men kan aannemen dat een echte turbine een aanzienlijk grotere massa zou hebben en daarom, een hogere traagheid. En we hebben gezien dat hoe groter de traagheid is, hoe moeilijker het voor het systeem zou zijn om de optimale referentie met grotere precisie te volgen, hoewel in ieder geval een verbetering van de efficiëntie van het systeem zal worden bereikt door de snelheid van de turbine te regelen. We zullen in dit opzicht studies blijven uitvoeren, " concludeerde hij.