Wind turbine system identification and stability analysis

The design of future large and very large wind turbines will surely increase the importance of having adequate mathematical models, which can correctly capture their relevant physics, and sophisticated tools of analysis. The goal of the work described in this thesis is to explore the possibility of using system identification to address the current and future needs in wind turbine modeling and analysis. In particular, two important problems of interest are deeply analyzed and solved. The first is concerned with the estimation of the blade structural and aerodynamic properties from experimental data, so as to provide a comprehensive validated wind turbine model; whereas the second is concerned with the identification of periodic input-output reduced models used for performing the stability analysis of turbines.

Il progetto e la costruzione di nuove e sempre più grandi turbine eoliche incrementerà l'importanza di avere modelli matematici sempre più complessi e rappresentativi della realtà fisica, assieme a strumenti di analisi sofisticati. L'obiettivo di questo lavoro è di esplorare la possibilità di utilizzare le tecniche di identificazione parametrica per rispondere alle attuali esigente inerenti alla modellazione e all'analisi di turbine eoliche. In particolare due problemi di interesse sono analizzati nel dettaglio e risolti. Il primo riguarda la stima delle proprietà strutturali e aerodinamiche di pale di aerogeneratori a partire da dati sperimentali, in modo da ottenere modelli validati e ben correlati con la realtà. Il secondo invece si riferisce all'identificazione di modelli ridotti ingresso-uscita periodici, per effettuare analisi di stabilità di turbine.