Σχεδιασμός ελέγχου για παράλληλη λειτουργία μετατροπέων σε DC μικροδίκτυο
Στην παρούσα διπλωματική εργασία διεξάγεται η μελέτη, η ανάλυση και ο σχεδιασμός ελέγχου ενός αυτόνομου μικροδικτύου συνεχούς ρεύματος με παράλληλους μετατροπείς ισχύος. Πιο συγκεκριμένα, στη διάταξη του μικροδικτύου, ως μονάδες διεσπαρμένης παραγωγής, περιλαμβάνονται μία φωτοβολταϊκή συστοιχία , μ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2022
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/16377 |
| id |
nemertes-10889-16377 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Φωτοβολταϊκά συστήματα Ανεμογεννήτριες DC μικροδίκτυα Photovoltaics Wind turbines DC microgrids |
| spellingShingle |
Φωτοβολταϊκά συστήματα Ανεμογεννήτριες DC μικροδίκτυα Photovoltaics Wind turbines DC microgrids Πετσάβα, Αγγελική Σχεδιασμός ελέγχου για παράλληλη λειτουργία μετατροπέων σε DC μικροδίκτυο |
| description |
Στην παρούσα διπλωματική εργασία διεξάγεται η μελέτη, η ανάλυση και ο σχεδιασμός ελέγχου ενός αυτόνομου μικροδικτύου συνεχούς ρεύματος με παράλληλους μετατροπείς ισχύος. Πιο συγκεκριμένα, στη διάταξη του μικροδικτύου, ως μονάδες διεσπαρμένης παραγωγής, περιλαμβάνονται μία φωτοβολταϊκή συστοιχία , μία ανεμογεννήτρια με σύγχρονη γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη και ένας συσσωρευτής ιόντων-λιθίου. Οι τρεις μονάδες παραγωγής ενέργειας βρίσκονται συνδεδεμένες παράλληλα σε ζυγό συνεχούς ρεύματος , μέσω κατάλληλων μετατροπέων ισχύος , τροφοδοτώντας φορτία σταθερής εμπέδησης. Για τη φωτοβολταϊκή συστοιχία χρησιμοποιήθηκε μετατροπέας ανύψωσης τάσης , για το σύστημα της ανεμογεννήτριας μη ελεγχόμενος ανορθωτής τάσης σε συνδυασμό με μετατροπέα υποβιβασμού τάσης, ενώ για τον συσσωρευτή μετατροπέας διπλής κατευθύνσεως. Σκοπός είναι να σχεδιασθεί ο κατάλληλος εποπτικός έλεγχος που θα επιτυγχάνει τη ρύθμιση της τάσης στον ζυγό στο επιθυμητό επίπεδο και ανάλογα με το ποσοστό φόρτισης της μπαταρίας, είτε να εκτελεί λειτουργία διαμοιρασμού ισχύος των πηγών διεσπαρμένης παραγωγής, με άμεση συνέπεια την εκφόρτωση της μπαταρίας, είτε λειτουργία της ανεμογεννήτριας και της φωτοβολταϊκής συστοιχίας σε σημείο μέγιστης απομάστευσης ισχύος, φορτίζοντας την μπαταρία . Αφού πραγματοποιήθηκε η εξαγωγή των μαθηματικών μοντέλων των μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής και των δυναμικών μοντέλων των ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος, σχεδιάσθηκε ο κατάλληλος έλεγχος. Ειδικότερα για την επίτευξη του ελέγχου έγινε καθολική χρήση Αναλογικών-Ολοκληρωτικών ελεγκτών , ελέγχου στατισμού και αξιοποιήθηκε η λογική του αλγορίθμου Διαταραχής και Παρατήρησης για την εύρεση σημείων μέγιστης απομάστευσης ισχύος. Η έξοδος των συστημάτων ελέγχου παλμοδοτεί κατάλληλα τα ημιαγωγικά στοιχεία των μετατροπέων ισχύος επιτυγχάνοντας την απαιτούμενη λειτουργία του συστήματος. Η διάταξη του μικροδικτύου συνεχούς ρεύματος σε συνδυασμό με τις τεχνικές ελέγχου προσομοιώθηκαν μέσω του προγράμματος Matlab στο περιβάλλον Simulink, προκειμένου να αποδειχθεί η ορθή λειτουργία και ευστάθεια του συστήματος. |
| author2 |
Petsava, Angeliki |
| author_facet |
Petsava, Angeliki Πετσάβα, Αγγελική |
| author |
Πετσάβα, Αγγελική |
| author_sort |
Πετσάβα, Αγγελική |
| title |
Σχεδιασμός ελέγχου για παράλληλη λειτουργία μετατροπέων σε DC μικροδίκτυο |
| title_short |
Σχεδιασμός ελέγχου για παράλληλη λειτουργία μετατροπέων σε DC μικροδίκτυο |
| title_full |
Σχεδιασμός ελέγχου για παράλληλη λειτουργία μετατροπέων σε DC μικροδίκτυο |
| title_fullStr |
Σχεδιασμός ελέγχου για παράλληλη λειτουργία μετατροπέων σε DC μικροδίκτυο |
| title_full_unstemmed |
Σχεδιασμός ελέγχου για παράλληλη λειτουργία μετατροπέων σε DC μικροδίκτυο |
| title_sort |
σχεδιασμός ελέγχου για παράλληλη λειτουργία μετατροπέων σε dc μικροδίκτυο |
| publishDate |
2022 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/16377 |
| work_keys_str_mv |
AT petsabaangelikē schediasmoselenchougiaparallēlēleitourgiametatropeōnsedcmikrodiktyo AT petsabaangelikē controldesignofparalleloperatedconvertersinadcmicrogrid |
| _version_ |
1771297362849824768 |
| spelling |
nemertes-10889-163772022-09-06T05:14:14Z Σχεδιασμός ελέγχου για παράλληλη λειτουργία μετατροπέων σε DC μικροδίκτυο Control design of parallel operated converters in a DC microgrid Πετσάβα, Αγγελική Petsava, Angeliki Φωτοβολταϊκά συστήματα Ανεμογεννήτριες DC μικροδίκτυα Photovoltaics Wind turbines DC microgrids Στην παρούσα διπλωματική εργασία διεξάγεται η μελέτη, η ανάλυση και ο σχεδιασμός ελέγχου ενός αυτόνομου μικροδικτύου συνεχούς ρεύματος με παράλληλους μετατροπείς ισχύος. Πιο συγκεκριμένα, στη διάταξη του μικροδικτύου, ως μονάδες διεσπαρμένης παραγωγής, περιλαμβάνονται μία φωτοβολταϊκή συστοιχία , μία ανεμογεννήτρια με σύγχρονη γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη και ένας συσσωρευτής ιόντων-λιθίου. Οι τρεις μονάδες παραγωγής ενέργειας βρίσκονται συνδεδεμένες παράλληλα σε ζυγό συνεχούς ρεύματος , μέσω κατάλληλων μετατροπέων ισχύος , τροφοδοτώντας φορτία σταθερής εμπέδησης. Για τη φωτοβολταϊκή συστοιχία χρησιμοποιήθηκε μετατροπέας ανύψωσης τάσης , για το σύστημα της ανεμογεννήτριας μη ελεγχόμενος ανορθωτής τάσης σε συνδυασμό με μετατροπέα υποβιβασμού τάσης, ενώ για τον συσσωρευτή μετατροπέας διπλής κατευθύνσεως. Σκοπός είναι να σχεδιασθεί ο κατάλληλος εποπτικός έλεγχος που θα επιτυγχάνει τη ρύθμιση της τάσης στον ζυγό στο επιθυμητό επίπεδο και ανάλογα με το ποσοστό φόρτισης της μπαταρίας, είτε να εκτελεί λειτουργία διαμοιρασμού ισχύος των πηγών διεσπαρμένης παραγωγής, με άμεση συνέπεια την εκφόρτωση της μπαταρίας, είτε λειτουργία της ανεμογεννήτριας και της φωτοβολταϊκής συστοιχίας σε σημείο μέγιστης απομάστευσης ισχύος, φορτίζοντας την μπαταρία . Αφού πραγματοποιήθηκε η εξαγωγή των μαθηματικών μοντέλων των μονάδων διεσπαρμένης παραγωγής και των δυναμικών μοντέλων των ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος, σχεδιάσθηκε ο κατάλληλος έλεγχος. Ειδικότερα για την επίτευξη του ελέγχου έγινε καθολική χρήση Αναλογικών-Ολοκληρωτικών ελεγκτών , ελέγχου στατισμού και αξιοποιήθηκε η λογική του αλγορίθμου Διαταραχής και Παρατήρησης για την εύρεση σημείων μέγιστης απομάστευσης ισχύος. Η έξοδος των συστημάτων ελέγχου παλμοδοτεί κατάλληλα τα ημιαγωγικά στοιχεία των μετατροπέων ισχύος επιτυγχάνοντας την απαιτούμενη λειτουργία του συστήματος. Η διάταξη του μικροδικτύου συνεχούς ρεύματος σε συνδυασμό με τις τεχνικές ελέγχου προσομοιώθηκαν μέσω του προγράμματος Matlab στο περιβάλλον Simulink, προκειμένου να αποδειχθεί η ορθή λειτουργία και ευστάθεια του συστήματος. The aim of this dissertation is the study, analysis and control design of an islanded direct current microgrid with parallel power converters. More specifically, the layout of the microgrid, as dispersed production units, includes a photovoltaic array, a wind turbine with a permanent magnet synchronous generator and a lithium- ion battery. The three power plants are connected in parallel with common DC link, via suitable power converters, supplying fixed impedance loads. A step-up converter (boost converter) is used for the photovoltaic array, an uncontrolled rectifier in combination with a step-down converter (buck converter) for the wind turbine system, and a bidirectional converter (buck-boost converter) for the accumulator. The main purpose is to design a supervisory control that achieves voltage regulation of dc link at a desired level. Depending on the battery’s charge rate, either a power sharing operation of the distributed generation sources is performed, with the direct consequence of discharging the battery, or operation of the wind turbine and the photovoltaic array at the point of maximum power dissipation, charging it. After the mathematical models of the dispersed production units and the dynamic models of the electronic power converters are exported, the appropriate control is designed. In particular, in order to achieve the control, PI controllers and droop control are used and the logic of the Perturbation and Observation technique (P&O method) is utilized to find the maximum power points. The output of the control systems determines the pulses of the semiconductor components of power converters, achieving the required operation. The DC microgrid layout in combination with the control techniques are simulated in Matlab/Simulink, in order to prove the correct operation and the system stability. 2022-07-04T11:06:06Z 2022-07-04T11:06:06Z 2022-07-04 http://hdl.handle.net/10889/16377 gr application/pdf |
