Kidambi Sekar, Anantha Padmanabhan (2025) Measurement and reconstruction of wind turbine inflow with ground and nacelle-based scanning lidars. PhD, Universität Oldenburg.

Preview

Volltext (14Mb)

Abstract

Lidar systems non-intrusively measure wind inflow that can be used to optimize turbine performance through feedforward control, contrasting with conventional feedback control. While simpler lidar measurements required wind field reconstruction to extract turbine relevant information, scanning lidars provide high-resolution wind fields. This thesis utilizes simulations and experiments to develop advanced wind reconstruction methods. Proper Orthogonal Decomposition (POD) and its extension, Gappy-POD were introduced accurately reconstructing the spatio-temporal inflow dynamics on a reduced basis and overcoming blade interference in preferred nacelle-based installations reconstructing up to 90 % missing data. Synchronized dual-Lidar field experiments characterized the upstream induction zone and validated engineering models, revealing complex wake/induction zone interactions. The work concludes with recommendations for future nacelle-Lidar applications and enhanced measurement setups.

["eprint_fieldname_title_plus" not defined]

Messung und Rekonstruktion des Anströmungsprofils von Windkraftanlagen mit bodengestützten und Nacellebasierten Scanning-Lidars

["eprint_fieldname_abstract_plus" not defined]

Lidar-Systeme messen auf nicht-intrusive Weise den Windeinstrom, der zur Optimierung der Turbinenleistung durch Feedforward-Regelung genutzt werden kann, im Gegensatz zur konventionellen Feedback-Regelung. Während einfachere Lidar-Messungen eine Rekonstruktion des Windfeldes erforderten, um turbinenrelevante Informationen zu erhalten, bieten Scanning-Lidars hochauflösende Windfelder. Diese Arbeit nutzt Simulationen und Experimente, um erweiterte Methoden zur Windrekonstruktion zu entwickeln. Die Proper Orthogonal Decomposition (POD) und ihre Erweiterung, Gappy-POD, wurden eingeführt, um die räumlich-zeitliche Anströmungsdynamik auf einer reduzierten Basis genau zu rekonstruieren und die Blattinterferenz bei bevorzugten gondelbasierten Installationen zu überwinden, wobei bis zu 90 % der fehlenden Daten rekonstruiert wurden. Synchronisierte Dual-Lidar- Feldexperimente charakterisierten die Induktionszone stromaufwärts und validierten Engineering-Modelle, wodurch komplexe Interaktionen zwischen Nachlauf- und Induktionszone aufgedeckt wurden. Die Arbeit schließt mit Empfehlungen für zukünftige Gondel-Lidar-Anwendungen und verbesserte Messaufbauten.

Item Type:	Thesis (PhD)
Uncontrolled Keywords:	Lidar measurements, Wind turbine inflow, Wind field reconstruction, Flow characterisation, Lidar-assisted control
Divisions:	Faculty of Mathematics and Science > Institute of Physics (IfP)
Date Deposited:	25 Nov 2025 13:44
Last Modified:	25 Nov 2025 13:44
URI:	https://oops.uni-oldenburg.de/id/eprint/7309
URN:	urn:nbn:de:gbv:715-oops-73904
DOI:
Nutzungslizenz:

Actions (login required)

View Item