Ανάλυση και έλεγχος AC/DC τριφασικών διεπαφών ισχύος πηγών διεσπαρμένης παραγωγής σε αυτόνομη λειτουργία ή σε σύνδεση με το δίκτυο
Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάλυση και ο έλεγχος ac/dc τριφασικών διεπαφών ισχύος πηγών διεσπαρμένης παραγωγής σε διασυνδεδεμένη και αυτόνομη κατάσταση λειτουργίας. Η ανάπτυξη της τεχνολογίας και η ευρεία πλέον χρήση των ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος στα δίκτυα ενέργειας, έχ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2022
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/16484 |
| id |
nemertes-10889-16484 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
AC/DC μετατροπείς Έλεγχος αντιστροφέα Διασυνδεδεμένη λειτουργία Αυτόνομη λειτουργία AC/DC converters Inverter control Interconnected mode Autonomous mode |
| spellingShingle |
AC/DC μετατροπείς Έλεγχος αντιστροφέα Διασυνδεδεμένη λειτουργία Αυτόνομη λειτουργία AC/DC converters Inverter control Interconnected mode Autonomous mode Μιχόπουλος, Μάριος Ανάλυση και έλεγχος AC/DC τριφασικών διεπαφών ισχύος πηγών διεσπαρμένης παραγωγής σε αυτόνομη λειτουργία ή σε σύνδεση με το δίκτυο |
| description |
Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάλυση και ο έλεγχος ac/dc τριφασικών διεπαφών ισχύος πηγών διεσπαρμένης παραγωγής σε διασυνδεδεμένη και αυτόνομη κατάσταση λειτουργίας. Η ανάπτυξη της τεχνολογίας και η ευρεία πλέον χρήση των ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος στα δίκτυα ενέργειας, έχουν επιτρέψει την αξιοποίηση των πηγών διεσπαρμένης παραγωγής, με επακόλουθο την ανάπτυξη της έννοιας του μικροδικτύου. Στην παρούσα διπλωματική, μελετώνται τρία διαφορετικά σενάρια, όπου συνολικά εξετάζουν την ικανότητα λειτουργίας ενός συστήματος διεσπαρμένης παραγωγής, είτε βρίσκεται σε διασύνδεση με το ισχυρό δίκτυο ενέργειας, είτε σε απομόνωση, χάρη στην χρήση των μετατροπέων ισχύος. Αφού αναλύσουμε τη δυναμική συμπεριφορά του εκάστοτε συστήματος που μας ενδιαφέρει, μπορούμε να προχωρήσουμε στην ανάπτυξη των κατάλληλων κάθε φορά, νόμων ελέγχου, με σκοπό να πετύχουμε την επιθυμητή δυναμική συμπεριφορά. Επίσης, γνωρίζουμε πως κάθε σύστημα πρέπει να χαρακτηρίζεται από έναν βαθμό σθεναρότητας, να υπάρχει δηλαδή η δυνατότητα της αδιάκοπης λειτουργίας του ακόμη και στην περίπτωση εμφάνισης εξωτερικών διαταραχών. Τέλος, με τη χρήση του περιβάλλοντος προσομοίωσης Simulink του προγράμματος MatLab , μπορούμε να παρακολουθήσουμε την δυναμική συμπεριφορά των προς εξέταση συστημάτων, προκειμένου να ελεγχθεί η ορθότητα της μαθηματικής ανάλυσης και των ελέγχων που σχεδιάσθηκαν.
Συγκεκριμένα, στο πρώτο κεφάλαιο, γίνεται μια εισαγωγή στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας και αναφέρονται οι λόγοι που οδήγησαν στην ανάπτυξη και την ευρεία χρήση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Στο δεύτερο κεφάλαιο, αναλύονται οι διάφορες μορφές των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας που χρησιμοποιούνται σήμερα και γίνεται μια παρουσίαση της έννοιας και της λειτουργίας των σύγχρονων μικροδικτύων. Στο τρίτο κεφάλαιο, παρουσιάζεται η έννοια του ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχύος, συγκεκριμένα του αντιστροφέα ισχύος, επεξηγώντας τη χρήση του στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας αλλά και την αρχή λειτουργίας του. Έπειτα, στο τέταρτο κεφάλαιο, γίνεται η μοντελοποίηση των διατάξεων οι οποίες απαρτίζουν τα εξεταζόμενα συστήματα ενέργειας, δίνοντας αναλυτικά τις δυναμικές του εξισώσεις. Στη συνέχεια, στο πέμπτο κεφάλαιο, σχεδιάζονται, με βάση τις δυναμικές εξισώσεις του προηγούμενου κεφαλαίου, οι νόμοι ελέγχου που πρέπει να χρησιμοποιηθούν στο καθένα σύστημα, ώστε να πετύχουμε την επιθυμητή κατάσταση λειτουργίας. Τέλος, στο έκτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται οι υλοποιήσεις των υπό εξέταση συστημάτων στο περιβάλλον προσομοίωσης Simulink και δίνονται αναλυτικά αποτελέσματα της δυναμικής τους συμπεριφοράς και λειτουργίας. |
| author2 |
Michopoulos, Marios |
| author_facet |
Michopoulos, Marios Μιχόπουλος, Μάριος |
| author |
Μιχόπουλος, Μάριος |
| author_sort |
Μιχόπουλος, Μάριος |
| title |
Ανάλυση και έλεγχος AC/DC τριφασικών διεπαφών ισχύος πηγών διεσπαρμένης παραγωγής σε αυτόνομη λειτουργία ή σε σύνδεση με το δίκτυο |
| title_short |
Ανάλυση και έλεγχος AC/DC τριφασικών διεπαφών ισχύος πηγών διεσπαρμένης παραγωγής σε αυτόνομη λειτουργία ή σε σύνδεση με το δίκτυο |
| title_full |
Ανάλυση και έλεγχος AC/DC τριφασικών διεπαφών ισχύος πηγών διεσπαρμένης παραγωγής σε αυτόνομη λειτουργία ή σε σύνδεση με το δίκτυο |
| title_fullStr |
Ανάλυση και έλεγχος AC/DC τριφασικών διεπαφών ισχύος πηγών διεσπαρμένης παραγωγής σε αυτόνομη λειτουργία ή σε σύνδεση με το δίκτυο |
| title_full_unstemmed |
Ανάλυση και έλεγχος AC/DC τριφασικών διεπαφών ισχύος πηγών διεσπαρμένης παραγωγής σε αυτόνομη λειτουργία ή σε σύνδεση με το δίκτυο |
| title_sort |
ανάλυση και έλεγχος ac/dc τριφασικών διεπαφών ισχύος πηγών διεσπαρμένης παραγωγής σε αυτόνομη λειτουργία ή σε σύνδεση με το δίκτυο |
| publishDate |
2022 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/16484 |
| work_keys_str_mv |
AT michopoulosmarios analysēkaielenchosacdctriphasikōndiepaphōnischyospēgōndiesparmenēsparagōgēsseautonomēleitourgiaēsesyndesēmetodiktyo AT michopoulosmarios analysisandcontrolofacdcthreephasepowerinterfacesofdistributedgenerationsourcesinautonomousoperationorinconnectiontothegrid |
| _version_ |
1771297218194571264 |
| spelling |
nemertes-10889-164842022-09-05T14:11:41Z Ανάλυση και έλεγχος AC/DC τριφασικών διεπαφών ισχύος πηγών διεσπαρμένης παραγωγής σε αυτόνομη λειτουργία ή σε σύνδεση με το δίκτυο Analysis and control of AC/DC three-phase power interfaces of distributed generation sources in autonomous operation or in connection to the grid Μιχόπουλος, Μάριος Michopoulos, Marios AC/DC μετατροπείς Έλεγχος αντιστροφέα Διασυνδεδεμένη λειτουργία Αυτόνομη λειτουργία AC/DC converters Inverter control Interconnected mode Autonomous mode Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάλυση και ο έλεγχος ac/dc τριφασικών διεπαφών ισχύος πηγών διεσπαρμένης παραγωγής σε διασυνδεδεμένη και αυτόνομη κατάσταση λειτουργίας. Η ανάπτυξη της τεχνολογίας και η ευρεία πλέον χρήση των ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος στα δίκτυα ενέργειας, έχουν επιτρέψει την αξιοποίηση των πηγών διεσπαρμένης παραγωγής, με επακόλουθο την ανάπτυξη της έννοιας του μικροδικτύου. Στην παρούσα διπλωματική, μελετώνται τρία διαφορετικά σενάρια, όπου συνολικά εξετάζουν την ικανότητα λειτουργίας ενός συστήματος διεσπαρμένης παραγωγής, είτε βρίσκεται σε διασύνδεση με το ισχυρό δίκτυο ενέργειας, είτε σε απομόνωση, χάρη στην χρήση των μετατροπέων ισχύος. Αφού αναλύσουμε τη δυναμική συμπεριφορά του εκάστοτε συστήματος που μας ενδιαφέρει, μπορούμε να προχωρήσουμε στην ανάπτυξη των κατάλληλων κάθε φορά, νόμων ελέγχου, με σκοπό να πετύχουμε την επιθυμητή δυναμική συμπεριφορά. Επίσης, γνωρίζουμε πως κάθε σύστημα πρέπει να χαρακτηρίζεται από έναν βαθμό σθεναρότητας, να υπάρχει δηλαδή η δυνατότητα της αδιάκοπης λειτουργίας του ακόμη και στην περίπτωση εμφάνισης εξωτερικών διαταραχών. Τέλος, με τη χρήση του περιβάλλοντος προσομοίωσης Simulink του προγράμματος MatLab , μπορούμε να παρακολουθήσουμε την δυναμική συμπεριφορά των προς εξέταση συστημάτων, προκειμένου να ελεγχθεί η ορθότητα της μαθηματικής ανάλυσης και των ελέγχων που σχεδιάσθηκαν. Συγκεκριμένα, στο πρώτο κεφάλαιο, γίνεται μια εισαγωγή στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας και αναφέρονται οι λόγοι που οδήγησαν στην ανάπτυξη και την ευρεία χρήση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Στο δεύτερο κεφάλαιο, αναλύονται οι διάφορες μορφές των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας που χρησιμοποιούνται σήμερα και γίνεται μια παρουσίαση της έννοιας και της λειτουργίας των σύγχρονων μικροδικτύων. Στο τρίτο κεφάλαιο, παρουσιάζεται η έννοια του ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχύος, συγκεκριμένα του αντιστροφέα ισχύος, επεξηγώντας τη χρήση του στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας αλλά και την αρχή λειτουργίας του. Έπειτα, στο τέταρτο κεφάλαιο, γίνεται η μοντελοποίηση των διατάξεων οι οποίες απαρτίζουν τα εξεταζόμενα συστήματα ενέργειας, δίνοντας αναλυτικά τις δυναμικές του εξισώσεις. Στη συνέχεια, στο πέμπτο κεφάλαιο, σχεδιάζονται, με βάση τις δυναμικές εξισώσεις του προηγούμενου κεφαλαίου, οι νόμοι ελέγχου που πρέπει να χρησιμοποιηθούν στο καθένα σύστημα, ώστε να πετύχουμε την επιθυμητή κατάσταση λειτουργίας. Τέλος, στο έκτο κεφάλαιο, παρουσιάζονται οι υλοποιήσεις των υπό εξέταση συστημάτων στο περιβάλλον προσομοίωσης Simulink και δίνονται αναλυτικά αποτελέσματα της δυναμικής τους συμπεριφοράς και λειτουργίας. The purpose of this thesis is the analysis and control of ac/dc three-phase power interfaces of distributed generation sources in interconnected and autonomous mode of operation. The development of technology and the recent widespread use of electronic power converters in energy networks have allowed the utilization of distributed generation sources, with the subsequent development of the microgrid concept. In this thesis, three different scenarios are studied where overall they examine the ability to operate a distributed generation system, whether it is interconnected with the powerful energy grid or in stand-alone mode, thanks to the use of the power converters. After analyzing the dynamic behavior of the system we are interested in, we can proceed with the development of the appropriate control laws in order to achieve the desired dynamic behavior. Also, we know that every system must be characterized by a degree of robustness, in order to function continuously, even in the case of external disturbances. Finally, by using the Simulink simulation environment of the MatLab program, we can monitor the dynamic behavior of the examined systems, in order to check the validity of the mathematical analysis and the designed control laws. Specifically, in the first chapter, there will be an introduction to electrical energy systems and the reasons that led to the development and widespread use of renewable energy sources. In the second chapter, the various forms of renewable energy sources used today are analyzed and a presentation is made of the concept and operation of modern microgrids. In the third chapter, the concept of the electronic power converter, specifically the power inverter, is presented, explaining its use in electrical energy systems as well as its operating principle. Then, in the fourth chapter, the devices that make up the examined energy systems are modeled, giving in detail its dynamic equations. And, in the fifth chapter, based on the dynamic equations of the previous chapter, the control laws that must be used in each system are designed to achieve the desired operating state. Finally, in the sixth chapter, the implementations of the systems under consideration in the Simulink simulation environment are presented and detailed results of their dynamic behavior and operation are given. 2022-07-12T10:29:03Z 2022-07-12T10:29:03Z 2022-07-11 http://hdl.handle.net/10889/16484 gr application/pdf |
