Μελέτη και προσομοίωση λειτουργίας ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος για μικροδίκτυα συνεχούς τάσης

• Κύριος συγγραφέας: Κατσαρός, Παναγιώτης
• Άλλοι συγγραφείς: Katsaros, Panagiotis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Μικροδίκτυα; Μετατροπείς ηλεκτρονικών ισχύος; Μικροδίκτυα συνεχούς τάσης; Κατανεμημένη παραγωγή; Σύστημα αποθήκευσης μπαταριών; Αιολικές μονάδες ενέργειας; Ανίχνευση σημείου μέγιστης ισχύος; Φωτοβολταϊκές μονάδες ενέργειας; Microgrids; Power electronics converters; DC microgrids; Distributed generation; Photovoltaic systems; Battery energy storage systems; Wind turbine systems; MPPT

Το μέλλον των συστημάτων ενέργειας διαγράφει εδώ και καιρό μια τροχιά αποκεντροποίησης και μετάβασης από την κάθετη και μονοσήμαντη κατεύθυνση τόσο των στρατηγικών ελέγχου, όσο και του τρόπου της πολιτικής λειτουργίας του, σε μια κατάσταση που χαρακτηρίζεται από την κατανεμημένη φιλοσοφία της, καθώς και τον πολυεπίπεδο και αμφίδρομο τρόπο της ροής της ισχύος μέσα στα επιμέρους συστήματα του. Σε αυτή τη μετάβαση τα μικροδίκτυα κατέχουν ιδιάζουσα θέση, καθώς όντας μικρά, τοπικά συστήματα ενέργειας, τα οποία ενσωματώνουν παραγωγή, αποθήκευση και κατανάλωση, μπορούν να λειτουργούν είτε διασυνδεδεμένα με το κυρίως δίκτυο, είτε νησιδοποιημένα, είτε υπό μεταβατικές συνθήκες μεταξύ νησιδοποίησης και μη. Λόγω αυτών των δυνατοτήτων λειτουργίας τους, τα μικροδίκτυα συνεισφέρουν στην πραγμάτωση του μετασχηματισμού του υπάρχοντος συμβατικού δικτύου ενέργειας, σε ένα σύστημα με αποκεντροποιημένο χαρακτήρα και τρόπο λειτουργίας. Με την παρούσα μελέτη εξετάζονται οι ηλεκτρονικοί μετατροπείς ισχύος, οι οποίοι θα χρησιμοποιηθούν για να ενσωματωθούν ένα μικροδίκτυο συνεχούς τάσης, ανεξάρτητο ως προς τη λειτουργία του από το κυρίως δίκτυο, όντας ενεργειακά αυτόνομο μέσω της χρήσης αποθηκευτικών μέσων ενέργειας. Στην παρούσα εργασία γίνεται παρουσίαση και προσομοίωση ενός αυτόνομου μικροδικτύου συνεχούς τάσης. Το υπό μελέτη μικροδίκτυο αποτελείται από μια μονάδα αποθήκευσης ενέργειας, είτε υπό τη μορφή ηλεκτρικής είτε θερμικής ενέργειας, καθώς και από κατανεμημένες μονάδες παραγωγής, οι οποίες κάνουν χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Συγκεκριμένα οι μονάδες αυτές αποτελούνται από μια φωτοβολταϊκή και μια αιολική μονάδα παραγωγής ενέργειας. Κατά τη διάρκεια της εργασίας γίνεται προσομοίωση τόσο της λειτουργίας των μετατροπέων ανεξάρτητα ανά μονάδα παραγωγής, όσο και της συνολικής λειτουργίας του μικροδικτύου. Η εύρυθμη λειτουργία του μικροδικτύου συνεχούς τάσης εξετάζεται για διάφορα σενάρια λειτουργίας, τα οποία καθορίζονται από την έλλειψη ή την περίσσεια της παραγόμενης ισχύος. Ο έλεγχος των μετατροπέων γίνεται πρωτογενώς και περιλαμβάνει την υλοποίηση της τεχνικής MPPT σε φωτοβολταϊκή συστοιχία, καθώς και σε σύστημα ανεμογεννήτριας μέσω του ελέγχου της εικονικής εμπέδησης στην έξοδο των μετατροπέων. Το μικροδίκτυο εξετάζεται ως ενεργειακά αυτόνομο, σε όλα τα πιθανά σενάρια λειτουργίας του και με τον κατάλληλο έλεγχο επιτυγχάνεται η διατήρηση σταθερής τάσης, ακολουθώντας στενά την τάση αναφοράς του, παρά τις διακυμάνσεις στην παραγωγή και τα ηλεκτρικά και θερμικά του φορτία, κάνοντας χρήση των αποθηκευτικών του διατάξεων για την απαλοιφή οποιωνδήποτε διαταραχών ισχύος.