Διερεύνηση λειτουργικής συμπεριφοράς ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος σε μικροδίκτυο
H παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και προσομοίωση, σε περιβάλλον Simulink, της λειτουργικής συμπεριφοράς τμήματος ενός μικροδικτύου χαμηλής τάσης, το οποίο τροφοδοτεί τοπικά φορτία, σε δυο καταστάσεις λειτουργίας, ως διασυνδεδεμένο με το δίκτυο κι ως απομονωμένο. Στην περίπτωση δ...
| Κύριοι συγγραφείς: | , |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2020
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/12991 |
| id |
nemertes-10889-12991 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Μικροδίκτυα Έλεγχος στατισμού Έλεγχος ενεργού αέργου ισχύος Φ/Β συστοιχία Ηλεκτρονικοί μετατροπείς ισχύος Εύρεση σημείου μέγιστης ισχύος Μοντέλα μέσης τιμής ηλεκτρονικών μετατροπέων Διεσπαρμένη παραγωγή Microgrids Droop control P-Q contol PV array Power electronic converters Maximum Power Point Tracking (MPPT) Average models οf power converters Distributed generation Simulink |
| spellingShingle |
Μικροδίκτυα Έλεγχος στατισμού Έλεγχος ενεργού αέργου ισχύος Φ/Β συστοιχία Ηλεκτρονικοί μετατροπείς ισχύος Εύρεση σημείου μέγιστης ισχύος Μοντέλα μέσης τιμής ηλεκτρονικών μετατροπέων Διεσπαρμένη παραγωγή Microgrids Droop control P-Q contol PV array Power electronic converters Maximum Power Point Tracking (MPPT) Average models οf power converters Distributed generation Simulink Λαμπροπούλου, Νικολέτα Μουλαγιάννη, Ασπασία Διερεύνηση λειτουργικής συμπεριφοράς ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος σε μικροδίκτυο |
| description |
H παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και προσομοίωση, σε περιβάλλον Simulink, της λειτουργικής συμπεριφοράς τμήματος ενός μικροδικτύου χαμηλής τάσης, το οποίο τροφοδοτεί τοπικά φορτία, σε δυο καταστάσεις λειτουργίας, ως διασυνδεδεμένο με το δίκτυο κι ως απομονωμένο. Στην περίπτωση διασυνδεδεμένης λειτουργίας, για την παραγωγή ενέργειας χρησιμοποιήθηκε μια Φ/Β συστοιχία, ενώ στην περίπτωση απομονωμένης λειτουργίας προστέθηκαν μπαταρίες και ντιζελογεννήτρια. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών.
Σκοπός της εργασίας αυτής ήταν η μελέτη ροής ισχύος του μικροδικτύου σε διασυνδεδεμένη και απομονωμένη λειτουργία, καθώς και η ανάλυση της συμπεριφοράς των μετατροπέων ισχύος, στη μόνιμη και σε μεταβατικές καταστάσεις. Ακόμα, στόχος της εργασίας ήταν η κατάστρωση αποτελεσματικών μεθόδων ελέγχου που εξασφαλίζουν τη μεταφορά της παραγόμενης ενέργειας από τις πηγές διεσπαρμένης παραγωγής στα τοπικά φορτία.
Στην παρούσα διπλωματική εργασία, αρχικά αναλύονται οι έννοιες της διεσπαρμένης παραγωγής και του μικροδικτύου. Επίσης, περιγράφεται η δομή και ο έλεγχος ενός τέτοιου συστήματος. Στη συνέχεια, περιγράφεται η αρχή λειτουργίας κάθε πηγής διεσπαρμένης παραγωγής που χρησιμοποιήθηκε, επεξηγείται ο ρόλος της μέσα στο μικροδίκτυο και παρουσιάζεται το ισοδύναμο μοντέλο της στο λογισμικό προσομοίωσης ηλεκτρικών κυκλωμάτων Simulink. Επίσης, αναλύεται η λειτουργία ενός μετατροπέα ισχύος συνεχούς τάσης (Boost converter) και ενός αντιστροφέα (Inverter). Έπειτα, περιγράφεται η διαδικασία ανάπτυξης των τεχνικών ελέγχου για την έγχυση ενεργού και αέργου ισχύος (P-Q), στατισμού (Droop) και ΜPPT, οι οποίες οδηγούν στην παραγωγή κατάλληλων σημάτων για την οδήγηση και τον έλεγχο των μετατροπέων, ανάλογα με την κατάσταση λειτουργίας του μικροδικτύου.
Ακολούθως, προσομοιώνεται, σε περιβάλλον Simulink, το διασυνδεδεμένο μικροδικτύου στο οποίο εφαρμόζεται P-Q έλεγχος και το απομονωμένο στο οποίο εφαρμόζεται μια συνδυασμένη τεχνική ελέγχου P-Q και Droop. Και για τις δυο λειτουργίες του μικροδικτύου παρουσιάζονται και σχολιάζονται τα αποτελέσματα.
Στο τέλος του συγγράμματος παρατίθενται τα συμπεράσματα και οι μελλοντικές προοπτικές της εργασίας αυτής. |
| author2 |
Τατάκης, Εμμανουήλ |
| author_facet |
Τατάκης, Εμμανουήλ Λαμπροπούλου, Νικολέτα Μουλαγιάννη, Ασπασία |
| format |
Thesis |
| author |
Λαμπροπούλου, Νικολέτα Μουλαγιάννη, Ασπασία |
| author_sort |
Λαμπροπούλου, Νικολέτα |
| title |
Διερεύνηση λειτουργικής συμπεριφοράς ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος σε μικροδίκτυο |
| title_short |
Διερεύνηση λειτουργικής συμπεριφοράς ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος σε μικροδίκτυο |
| title_full |
Διερεύνηση λειτουργικής συμπεριφοράς ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος σε μικροδίκτυο |
| title_fullStr |
Διερεύνηση λειτουργικής συμπεριφοράς ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος σε μικροδίκτυο |
| title_full_unstemmed |
Διερεύνηση λειτουργικής συμπεριφοράς ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος σε μικροδίκτυο |
| title_sort |
διερεύνηση λειτουργικής συμπεριφοράς ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος σε μικροδίκτυο |
| publishDate |
2020 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/12991 |
| work_keys_str_mv |
AT lampropoulounikoleta diereunēsēleitourgikēssymperiphorasēlektronikōnmetatropeōnischyossemikrodiktyo AT moulagiannēaspasia diereunēsēleitourgikēssymperiphorasēlektronikōnmetatropeōnischyossemikrodiktyo AT lampropoulounikoleta investigationofthedehaviorofpowerelectronicconvertersinmicrogrid AT moulagiannēaspasia investigationofthedehaviorofpowerelectronicconvertersinmicrogrid |
| _version_ |
1771297312934461440 |
| spelling |
nemertes-10889-129912022-09-05T20:42:02Z Διερεύνηση λειτουργικής συμπεριφοράς ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος σε μικροδίκτυο Investigation of the dehavior of power electronic converters in microgrid Λαμπροπούλου, Νικολέτα Μουλαγιάννη, Ασπασία Τατάκης, Εμμανουήλ Βοβός, Παναγής Labropoulou, Nikoleta Moulagianni, Aspasia Μικροδίκτυα Έλεγχος στατισμού Έλεγχος ενεργού αέργου ισχύος Φ/Β συστοιχία Ηλεκτρονικοί μετατροπείς ισχύος Εύρεση σημείου μέγιστης ισχύος Μοντέλα μέσης τιμής ηλεκτρονικών μετατροπέων Διεσπαρμένη παραγωγή Microgrids Droop control P-Q contol PV array Power electronic converters Maximum Power Point Tracking (MPPT) Average models οf power converters Distributed generation Simulink H παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και προσομοίωση, σε περιβάλλον Simulink, της λειτουργικής συμπεριφοράς τμήματος ενός μικροδικτύου χαμηλής τάσης, το οποίο τροφοδοτεί τοπικά φορτία, σε δυο καταστάσεις λειτουργίας, ως διασυνδεδεμένο με το δίκτυο κι ως απομονωμένο. Στην περίπτωση διασυνδεδεμένης λειτουργίας, για την παραγωγή ενέργειας χρησιμοποιήθηκε μια Φ/Β συστοιχία, ενώ στην περίπτωση απομονωμένης λειτουργίας προστέθηκαν μπαταρίες και ντιζελογεννήτρια. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός της εργασίας αυτής ήταν η μελέτη ροής ισχύος του μικροδικτύου σε διασυνδεδεμένη και απομονωμένη λειτουργία, καθώς και η ανάλυση της συμπεριφοράς των μετατροπέων ισχύος, στη μόνιμη και σε μεταβατικές καταστάσεις. Ακόμα, στόχος της εργασίας ήταν η κατάστρωση αποτελεσματικών μεθόδων ελέγχου που εξασφαλίζουν τη μεταφορά της παραγόμενης ενέργειας από τις πηγές διεσπαρμένης παραγωγής στα τοπικά φορτία. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, αρχικά αναλύονται οι έννοιες της διεσπαρμένης παραγωγής και του μικροδικτύου. Επίσης, περιγράφεται η δομή και ο έλεγχος ενός τέτοιου συστήματος. Στη συνέχεια, περιγράφεται η αρχή λειτουργίας κάθε πηγής διεσπαρμένης παραγωγής που χρησιμοποιήθηκε, επεξηγείται ο ρόλος της μέσα στο μικροδίκτυο και παρουσιάζεται το ισοδύναμο μοντέλο της στο λογισμικό προσομοίωσης ηλεκτρικών κυκλωμάτων Simulink. Επίσης, αναλύεται η λειτουργία ενός μετατροπέα ισχύος συνεχούς τάσης (Boost converter) και ενός αντιστροφέα (Inverter). Έπειτα, περιγράφεται η διαδικασία ανάπτυξης των τεχνικών ελέγχου για την έγχυση ενεργού και αέργου ισχύος (P-Q), στατισμού (Droop) και ΜPPT, οι οποίες οδηγούν στην παραγωγή κατάλληλων σημάτων για την οδήγηση και τον έλεγχο των μετατροπέων, ανάλογα με την κατάσταση λειτουργίας του μικροδικτύου. Ακολούθως, προσομοιώνεται, σε περιβάλλον Simulink, το διασυνδεδεμένο μικροδικτύου στο οποίο εφαρμόζεται P-Q έλεγχος και το απομονωμένο στο οποίο εφαρμόζεται μια συνδυασμένη τεχνική ελέγχου P-Q και Droop. Και για τις δυο λειτουργίες του μικροδικτύου παρουσιάζονται και σχολιάζονται τα αποτελέσματα. Στο τέλος του συγγράμματος παρατίθενται τα συμπεράσματα και οι μελλοντικές προοπτικές της εργασίας αυτής. The objective of this diploma thesis was to simulate and investigate the functional behavior of a microgrid, while supplying local loads. The microgrid was simulated in both grid-connected and islanded mode. In the first case, energy was provided through a photovoltaic array, while in the second case, a diesel generator and batteries were added to the system. This work was conducted at the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion of the Department of Electrical Engineering and Computer Technology of the Polytechnic School of University of Patras, Greece. The ultimate goal of this work was to study the power flow inside the microgrid, in both grid-connected and islanded mode, as well as, to analyze the transient-state and steady-state behavior of the power converters. Moreover, effective control methods had to be developed, so that the local loads could be supplied by the distributed sources of the microgrid. Initially, the basic characteristics of distributed power generation and microgrids are presented and analyzed. Furthermore, the operating principles of each distributed energy source, that was used in the implemented systems, are described and the equivalent models are presented, in Simulink environment. Additionally, the fundamentals of Boost and Inverter power converters are demonstrated. After that, in order to control effectively the power converters, P-Q, Droop and MPPT control methods were deployed. Afterwards, the implementation of the islanded and the grid-connected microgrids are presented. While operating the microgrid in grid-connected mode, the P-Q control method was applied. On the other hand, a combination of the P-Q and the Droop control methods was used, while operating the microgrid in islanded mode. Both cases were simulated in the Matlab/Simulink software, in order to test the responses of the microgrids and confirm the effectiveness of the control systems. 2020-01-16T20:45:42Z 2020-01-16T20:45:42Z 2019-10-01 Thesis Working Paper http://hdl.handle.net/10889/12991 gr 0 application/pdf |
