Heuristic Coupling Method of Wind Rotor to an Electric Generator

What is it about?

A high emergence of wind energy turbines into the worldwide electricity market, requires a high advance in material structure, monitoring, and contrôle strategies to enhance efficiency, reduce energy consumption and maintenance cost. The control system also guarantees safe operation, optimizes power produced, and ensures long lifetime of the system structure. Wind energy conversion is divided in two groups : Fixed Wind Speed, where the rotor is directly connected to the network and Variable Wind Speed, where the rotor is indirectly connected to the network. The determination of the Optimum Specific Speed and Gearing Ratio is a vital task to describe, to understand and to optimize the coupling design between a Wind Turbine-Rotor and an Electric Generator to capture maximum power from the wind.The Specific Design Speed to drive a generator varies from (1-4) for Vertical Axis Wind Turbines and (6-8) for Horizontal Axis Wind Turbines. A long complexe iterative procedure can used to select the adequate multiplier speed ratio giving the Output Power Curve. Instead of this tedious and costly method, a novel heuristic coupling approach, economic, easy to describe and can be applied for all types of Variable Speed Wind Turbines is developed in the present study. This method is based on the fact that the mechanical power requires that the Wind Turbine must be drive permanently, the Electric Generator closer to the maximum mechanical power generated by the wind turbine. الرواج الكبير لتوربينات الرياح في أسواق الكهرباء في جميع أنحاء العالم يتطلب تقدما كبيرا في الإنشاءات واستراتيجيات المراقبة والتحكم لتعزيز الكفاءة وتقليل استهلاك الطاقة وتكاليف الصيانة. كما يضمن نظام التحكم أيضا التشغيل الآمن للنظام، ويحسن الطاقة المنتجة، ويضمن عمرا أطول لهيكل النظام. وينقسم تحويل طاقة الرياح إلى مجموعتين: الأنظمة ذات سرعة الرياح الثابتة حيث يتصل المحور الدوار مباشرة بالشبكة الكهربائية وذات سرعة الرياح المتغيرة حيث يتصل المحور الدوار بشكل غير مباشر بالشبكة الكهربائية. يعد تحديد السرعة النوعية المثلى ومعامل الجر للتروس أمرا حيويا لوصف وفهم وتحسين تصميم الاقتران أو الربط بين محور دوران توربينات الرياح والمولد الكهربائي لالتقاط أكبر قدر من طاقة الرياح. تختلف سرعة التصميم النوعية لقيادة المولد من ( 1-4) لتوربينات الرياح ذات المحور العمودي ومن(6-8) لتوربينات الرياح ذات المحور الأفقي. يمكن استخدام الإجراءات التكرارية المعقدة الطويلة لتحديد نسبة مضاعف السرعات المناسب الذي يعطي منحنى الطاقة المنتجة .بدلاً من هذه الطريقة المملة والمكلفة، تم استخدام منهج ربط إرشادي حر جديد، اقتصادي وسهل الوصف ويتم تطبيقه على جميع أنواع توربينات الرياح متغيرة السرعة. تعتمد هذه الطريقة على أن الطاقة الميكانيكية تتطلب أن تقوم توربينة الرياح بتدوير المولد الكهربائي بشكل دائم بقرب من مستوى الطاقة الميكانيكية المثلى التي تولدها توربينة الرياح

Featured Image

Photo by Earl Wilcox on Unsplash

Photo by Earl Wilcox on Unsplash

Why is it important?

The main procedure to control Wind Turbines is by controlling the Generator Speed, blade angle adjustment, and entire Wind Rurbine rotation. Heuristic Coupling Method is an easy procedure can be applied for both Wind Turbine types that operate at Variable Wind Speeds, either vertical axis or horizontal axis wind Turbines. To generate maximum energy from the wind it is necessary to permanently maintain the mechanical driving power of the Electric Generator and gearing multiplier closer to the maximum power generated by the wind turbine. تتمثل الإجراءات الرئيسية لمراقبة توربينات الرياح في التحكم في سرعة المولد وتعديل زاوية الشفرات ودوران توربينات الرياح بالكامل. طريقة الربط الإرشادي هي إجراء حر سهل يمكن تطبيقه على كلا النوعين من توربينات الرياح التي تعمل بسرعات رياح متغيرة سواء ذات المحور الرأسي أو المحور الأفقي لتوليد أقصى قدر من طاقة الرياح، من الضروري الحفاظ بشكل دائم على قوة التحكم الميكانيكية للمولد الكهربائي ومضاعف السرعات بالقرب من الطاقة القصوى الناتجة من توربينة الرياح

Perspectives