Novel Approach for Wind Turbine Robust Speed Control Using SMC with Disturbance Observer. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

PDF MS-Thesis-AbuAskar-201072500-signed.pdf - Published Version Restricted to Repository staff only until 10 June 2025. Download (13MB)

Arabic Abstract

طاقة الرياح الملتقطة من التوربينات الهوائية تعتبر من أهم مصادر الطاقة المتجددة لكنها متذبذبة بطبيعتها مما يتطلب نظاماً لاستخراج أقصى طاقة ممكنة من الرياح في كل أحوال التشغيل. غاية نظام الاستخراج هو التحكم بسرعة دوران المولد الكهربائي المرتبط بالتوربين, لوزن سرعة الدوران مع عزمه ليناظر حاصل ضربهما طاقة الرياح التي تدوّر التوربين. عملنا في هذه الرسالة على تصميم متحكم ديناميكي ليتحكم بسرعة دوران المولد حتى تتبع مسار السرعة المطلوبة من قِبَل خوارزمية تتبّع أعلى نقطة طاقة. اقترحنا تحسينا على التحكم الإنزلاقي بأن أضفنا عليه مراقباً يقدّر الإضطرابات الخارجية و الداخلية المؤثرة على قيمة المبدل حيث يُستخدم هذا التقدير لنفي تأثيرها على النظام. على الرغم من خلو صيغة المتحكم من أي معرفة للصيغة الرياضية لنظام التوربين ولا معاييره, إلا أنه أظهر متانة أفضل تجاه الإضطرابات الداخلية و الخارجية بالإضافة إلى إظهار إمكانية تحقيقه عملياً من جهة قلة الترددات التي يبثها المتحكم في النظام أو التي تظهر في حركة النظام الداخلية و من جهة تقليل جهد التحكم. إستخدمنا عدة تجارب محاكاة و مقاييس أداء لإبانة هذا التحسن مقارنة بمتحكمات قياسية و التي هي المتحكم الإنزلاقي العادي و المتحكم التناسبي التكاملي التفاضلي.

English Abstract

Wind energy captured by wind turbines is an important renewable energy source that is fluctuating by nature necessiating a system to collect maximum power under all operating conditions that controls the rotation speed of the electric generator in order for the speed-torque product to match the input wind power. In this work we propose an enhanced SMC controller that tracks a speed trajectory where an ESO is used to observe the disturbance acting on the switching variable. Although no knowledge about the system and its parameters is used in the control signal, it is demonstrated through simulation scenarios and performance metrics to have enhanced robustness against model parameter variations and external disturbance, and realizability in terms of frequency content of the system states and control effort, compared to SMC and PID.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Systems Engineering Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Khalid, Muhammad
Committee Members:	Al-Ismail, Fahad and Gulzar, Muhammad
Depositing User:	ABDULRAHMA ABUASKAR (g201072500)
Date Deposited:	10 Jun 2024 10:01
Last Modified:	10 Jun 2024 10:01
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/142966