Aktive Schwingungsdämpfung einer Windkraftanlage mit hydrostatischem Getriebe und permanenterregtem Synchrongenerator: Berücksichtigung von Parametervariabilitäten, Eigenwertbereichsbeschränkungen und Optimalitätsanforderungen mittels LMI-Ansätzen

Im vorliegenden Beitrag wird ein modellbasierter Regelungsansatz für eine 5 MW 5\hspace{0.1667em}\mathrm{MW} -Windturbine mit einer hydrostatischen Übersetzung und einem permanenterregten Synchrongenerator betrachtet. Die Struktur beinhaltet zwei dezentrale Regler: einen für eine aktive Schwingungsdämpfung des Turms und der Blätter sowie einen weiteren für den Antriebsstrang. Beide Regelungskonzepte wurden unter Nutzung linearer Matrix-Ungleichungen (LMIs) entworfen, sodass Unsicherheiten, welche beispielsweise durch Parametervariabilitäten gegeben sind, adäquat betrachtet werden können. Im Gegensatz zu herkömmlichen Konzepten bildet die hier vorgestellte Regelung den gesamten Betriebsbereich der Windkraftanlage ab und kann so sowohl bei schwachen Windstärken als auch im Starkwindbereich genutzt werden. In this paper, a model-based control is proposed for an innovative 5 MW wind turbine with a hydrostatic transmission and a permanent magnet synchronous generator. The overall scheme involves two decentralised controllers, namely, one for the tower and blade deflections and another one for the drive train. For both control loops, a linear regulator design based on quadratic cost functions is performed by means of Linear Matrix Inequalities (LMIs). Using LMIs, given bounded uncertainty domains, which result from, for example, the variability of specific parameters, can be considered adequately. In contrast to state-of-the-art approaches, the presented control technique is capable to cover the whole operating range from low to very high wind speeds in terms of a unified parameterization. [ABSTRACT FROM AUTHOR]