Έλεγχος αυτόνομου συστήματος διεσπαρμένης παραγωγής με κύρια πηγή αιολικό σύστημα και συστοιχία συσσωρευτών

• Κύριος συγγραφέας: Παπαευαγγέλου, Αθηνά
• Άλλοι συγγραφείς: Αλεξανδρίδης, Αντώνιος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2017
• Θέματα: Διεσπαρμένη παραγωγή; Έλεγχος στατισμού; Μικροδίκτυα; Ανεμογεννήτρια μεταβλητής ταχύτητας; Σύγχρονη γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη; Συσσωρευτές ιόντων λιθίου; Εύρεση σημείου μέγιστης ισχύος; Έλεγχος ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος; Πρωτεύων βρόχος ελέγχου; Αντιστροφείς πηγής τάσης; Dispersed generation; Droop control; Microgrids; Variable speed wind turbine; Permanent magnet synchronous generator (PMSG); Lithium ion (Li-ion) batteries; Maximum power point tracking (MPPT); Power electronic converters' control; Primary control loop; Voltage source inverters (VSI); 621.312 1

Στόχος της παρούσας μεταπτυχιακής διπλωματικής εργασίας είναι ο έλεγχος ενός συστήματος διεσπαρμένης παραγωγής που λειτουργεί απομονωμένα από το κύριο δίκτυο, τροφοδοτώντας τα τοπικά φορτία. Το σύστημα που μελετάται αποτελείται από μία ανεμογεννήτρια μεταβλητών στροφών με σύγχρονη γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη και μία συστοιχία συσσωρευτών ιόντων λιθίου. Ο έλεγχος του αυτόνομου συστήματος πραγματοποιείται μέσω ειδικά σχεδιασμένων ελεγκτών, παράγοντας τα κατάλληλα σήματα για την παλμοδότηση των χρησιμοποιούμενων ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος, και αποσκοπεί α) στη μέγιστη απομάστευση ισχύος από τον άνεμο, β) στη ρύθμιση της φόρτισης/εκφόρτισης των συσσωρευτών και γ) στον καθορισμό των σημείων λειτουργίας τάσης και συχνότητας. Η απόκριση του συστήματος και η αποτελεσματικότητα των ελεγκτών του σε διάφορες καταστάσεις λειτουργίας, συμπεριλαμβανομένου και του σεναρίου ενός μικροδικτύου, εξετάζονται μέσω εκτεταμένων προσομοιώσεων στο MATLAB/Simulink. Ειδικότερα, στο κεφάλαιο 1 αναλύονται οι έννοιες της διεσπαρμένης παραγωγής και του μικροδικτύου, παρουσιάζονται οι κυριότερες μονάδες διεσπαρμένης παραγωγής και συσκευές αποθήκευσης ενέργειας και περιγράφονται η δομή του μικροδικτύου και τα συστήματα διαχείρισης και προστασίας του. Στο κεφάλαιο 2 παρουσιάζονται τα επίπεδα ελέγχου των μικροδικτύων και περιγράφονται εκτενώς οι τεχνικές ελέγχου στατισμού που εφαρμόζονται στους παράλληλα συνδεδεμένους αντιστροφείς των μικροδικτύων (πρωτεύων βρόχος ελέγχου). Ακόμη, εξηγείται πως επιτυγχάνεται ο καταμερισμός φορτίου στα αυτόνομα μικροδίκτυα μέσω του ελέγχου στατισμού και γίνεται αναφορά στους αντιστροφείς πηγής τάσης και τις μεθόδους ελέγχου τους. Ακολούθως, στο κεφάλαιο 3 περιγράφεται αναλυτικά το εξεταζόμενο αυτόνομο σύστημα διεσπαρμένης παραγωγής και εξάγεται το μαθηματικό του μοντέλο στο d-q πλαίσιο αναφοράς, το οποίο διευκολύνει τη σχεδίαση του ελέγχου. Στο κεφάλαιο 4 παρουσιάζονται οι στρατηγικές ελέγχου των χρησιμοποιούμενων μετατροπέων και σχεδιάζονται οι ελεγκτές των μεταβλητών της ανεμογεννήτριας και της συστοιχίας συσσωρευτών καθώς επίσης και ο πρωτεύων και οι εσωτερικοί βρόχοι ελέγχου του αντιστροφέα που χρησιμοποιείται ως διεπαφή του συστήματος διεσπαρμένης παραγωγής. Στη συνέχεια, στο κεφάλαιο 5 παρουσιάζεται το μοντέλο του συστήματος στο MATLAB/Simulink και προσομοιώνεται η λειτουργία του, θεωρώντας βηματικές μεταβολές στην ταχύτητα του ανέμου και τα τοπικά φορτία. Τέλος, στο κεφάλαιο 6 το σύστημα επεκτείνεται με την προσθήκη μιας δεύτερης μικροπαραγωγής και προσομοιώνεται η λειτουργία του σχηματιζόμενου μικροδικτύου στο MATLAB/Simulink.