L ỜI NÓI ĐẦU
3.4.1.2. Tránh quát ải cơ học
Mục tiêu của phần này là chú ý đến việc cực tiểu hóa năng lượng tổn hao. Việc thiết kế hệ thống điều khiển sẽ không đơn thuần chỉ là bám theo đường cong công suất lý tưởng càng chính xác càng tốt mà trên thực tế không thể bỏ qua các mục tiêu điều khiển khác. Ví dụ như, tải cơ khí của turbine gió cũng phải được chú ý. Tải cơ khí có thể gây phá hủy cấu trúc kim loại trong một số thiết bị. Điều này làm giảm thời gian làm việc của turbine và do đó làm tăng chi phí năng lượng.
Có hai loại tải cơ khí cơ bản : Tải tĩnh và tải động. Tải tĩnh là kết quả của sự tương tác giữa turbine và phần gió tiếp xúc. Nhưng khái niệm quan trọng hơn nhiều từ cái nhìn điều khiển học đó là tải động, nó được tạo ra từ sự phân bố theo thời gian và không gian của vùng tốc độ gió qua khoảng không được quét qua bởi rotor.
Tải động bao gồm sự biến đổi của momen khí động học được truyền đến bộ truyền động và sự biến đổi tải khí động học có ảnh hưởng đến kết cấu cơ khí. Chúng cũng còn được gọi tương ứng là tải truyền động và tải cấu trúc.
Cũng có một số loại tải động thông dụng khác như là tải tức thời được tạo ra do sự nhiễu loạn, các cơn gió giật, các tần số thấp. Các tải tức thời này rất quan trọng trong điều kiện gió mạnh. Sự chuyển đổi giữa việc đạt đến công suất cực đại (vùng I), sự điều chỉnh công suất (vùng III) và việc công suất bị giới hạn bởi tốc độ gió có một sự liên quan trực tiếp tới tải tức thời. Những phương pháp điều khiển không hợp lý có thể chắc chắn dẫn đến tải tức thời lớn. Bởi vậy, việc lựa chọn phương pháp điều khiển cũng phải tính đến yếu tố này. Thêm vào đó, việc cài đặt và thiết kế bộ điều khiển cũng ảnh hưởng đến tải tức thời. Thực tế là, hệ thống điều khiển vòng kín càng bám sát đường cong theo phương pháp ổn định trạng thái sau những cơn gió giật, thì tải tức thời sẽ càng lớn.
Ngoài ra, sự lấy mẫu tuần hoàn cũng gây ra tải chu kì tần số cao tập trung vào những phổ có tần số là bội số của tần số quay rotor. Đối với một turbine có N cánh, các phổ đỉnh NP chiếm ưu thế ở các tải truyền động tuần hoàn, trong khi năng lượng của các tải cấu trúc tập trung chủ yếu ở các phổ 1P và NP. Khi truyền xuống bộ truyền động và cấu trúc, các tải tuần hoàn có thể gây kích thích đối với một số bộ phận hạn chế rung động kém của hệ thống. Theo khía cạnh này, các hệ thống điều khiển sẽ càng quan trọng hơn khi các turbine gió lớn hơn và các thành phần cấu tạo của chúng phức tạp hơn. Các tải tuần hoàn có ảnh hưởng lớn đến phương pháp điều khiển, việc thiết kế và lắp đặt các bộ điều khiển. Ví dụ, bộ điều khiển bộ phận phát điện có ảnh hưởng đến sự truyền đi của tải truyền động, trong khi bộ điều khiển cường độ có ảnh hưởng trực tiếp đến tải cấu trúc. Bởi vậy, những thiết kế điều khiển không hợp lý có thể làm tăng sự dao động, có thể dẫn đến sự phá hủy một số thiết bị cơ khí như hộp số hoặc cánh quạt. Bộ điều khiển cần phải hỗ trợ để làm giảm các tải tần số cao và giảm bớt nguy cơ phá hủy cấu trúc kim loại. Mặt khác, các phương pháp điều khiển cũng cần phải tránh các điểm làm việc, trong đó có các chế độ dao động mà bộ điều khiển không thể hạn chế được.