Ανάλυση και έλεγχος δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας με μεγάλη διείσδυση ΑΠΕ
Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η μοντελοποίηση και ο έλεγχος ενός συστήματος διεσπαρμένης παραγωγής το οποίο είναι διασυνδεδεμένο με το κεντρικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Ειδικότερα, το σύστημα που μελετάται αποτελείται από μία φωτοβολταϊκή συστοιχία συνδεδεμένη με ένα DC/DC μετατ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2023
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | https://hdl.handle.net/10889/24644 |
| id |
nemertes-10889-24644 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Συστήματα διεσπαρμένης παραγωγής Φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις Distributed generation systems Photovoltaic systems |
| spellingShingle |
Συστήματα διεσπαρμένης παραγωγής Φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις Distributed generation systems Photovoltaic systems Κώνστας, Νίκος Ανάλυση και έλεγχος δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας με μεγάλη διείσδυση ΑΠΕ |
| description |
Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η μοντελοποίηση και ο έλεγχος ενός συστήματος διεσπαρμένης παραγωγής το οποίο είναι διασυνδεδεμένο με το κεντρικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Ειδικότερα, το σύστημα που μελετάται αποτελείται από μία φωτοβολταϊκή συστοιχία συνδεδεμένη με ένα DC/DC μετατροπέα ανύψωσης τάσης, ο οποίος είναι υπεύθυνος για την εύρεση του σημείου μέγιστης απόδοσης ισχύος. Ακολούθως, έχουμε μία συστοιχία συσσωρευτών συνδεδεμένη με ένα DC/DC μετατροπέα διπλής κατεύθυνσης, ο οποίος ανάλογα με τη λειτουργία του συστήματος είναι υπεύθυνος να φορτίζει ή να εκφορτίζει τους συσσωρευτές. Τα παραπάνω είναι συνδεδεμένα σε κοινό DC δίαυλο μέσω του οποίου εξασφαλίζεται η ροή ισχύος από και προς το δίκτυο. Στη συνέχεια, και περνώντας στην πλευρά του φορτίου/δικτύου έχουμε έναν αντιστροφέα DC/AC σε συνδυασμό με ένα κατωδιαβατό RLC φίλτρο που συνδυαστικά ως σκοπό έχουν τη μετατροπή της DC τάσης σε AC τάση και μάλιστα επιθυμητού πλάτους και συχνότητας ενώ συγχρόνως γίνεται και αποκοπή των ανώτερων αρμονικών συχνοτήτων. Τελευταίο, έχουμε ένα τοπικό φορτίο και τη γραμμή μεταφοράς RL που αποτελεί τον τρόπο διασύνδεσης με το κυρίως δίκτυο. Έπειτα, ο έλεγχος αποσκοπεί σε τρεις σημαντικές λειτουργίες που πρέπει να διεκπεραιώνει το σύστημα και οι οποίες είναι η εύρεση του σημείου μέγιστης ισχύος της φωτοβολταϊκής συστοιχίας, η φόρτιση/εκφόρτιση της συστοιχίας συσσωρευτών ανάλογα με τις ανάγκες του συστήματος και τέλος η διατήρηση τόσο της τάσης λειτουργίας όσο και της συχνότητας του τοπικού φορτίου. Τέλος, για να εξεταστούν οι διάφορες καταστάσεις λειτουργίας του συστήματος γίνεται χρήση του λογισμικού MATLAB/Simulink.
Αναλυτικότερα, στο κεφάλαιο 1 γίνεται μια σύντομη θεωρητική περιγραφή πάνω στο κομμάτι των φωτοβολταϊκών συστημάτων και των μονάδων αποθήκευσης ενέργειας. Στο κεφάλαιο 2 γίνεται η μαθηματική περιγραφή του συνολικού μη αυτόνομου συστήματος που έχει αναφερθεί παραπάνω και το οποίο γίνεται στο d – q σύστημα αναφοράς ώστε να διευκολυνθεί η διαδικασία σχεδίασης του ελέγχου όλων των χρησιμοποιούμενων μετατροπέων που αναλύεται διεξοδικά στο κεφάλαιο 3. Τέλος, στο κεφάλαιο 4 παρουσιάζεται το μοντέλο που υλοποιήθηκε στο MATLAB/Simulink καθώς και τα τελικά αποτελέσματα των προσομοιώσεων τα οποία και αναλύονται ως προς την ορθότητα τους. |
| author2 |
Konstas, Nikos |
| author_facet |
Konstas, Nikos Κώνστας, Νίκος |
| author |
Κώνστας, Νίκος |
| author_sort |
Κώνστας, Νίκος |
| title |
Ανάλυση και έλεγχος δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας με μεγάλη διείσδυση ΑΠΕ |
| title_short |
Ανάλυση και έλεγχος δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας με μεγάλη διείσδυση ΑΠΕ |
| title_full |
Ανάλυση και έλεγχος δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας με μεγάλη διείσδυση ΑΠΕ |
| title_fullStr |
Ανάλυση και έλεγχος δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας με μεγάλη διείσδυση ΑΠΕ |
| title_full_unstemmed |
Ανάλυση και έλεγχος δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας με μεγάλη διείσδυση ΑΠΕ |
| title_sort |
ανάλυση και έλεγχος δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας με μεγάλη διείσδυση απε |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://hdl.handle.net/10889/24644 |
| work_keys_str_mv |
AT kōnstasnikos analysēkaielenchosdiktyouēlektrikēsenergeiasmemegalēdieisdysēape AT kōnstasnikos gridanalysisandcontrolwithhighpenetrationofres |
| _version_ |
1771297129949560832 |
| spelling |
nemertes-10889-246442023-03-04T04:34:37Z Ανάλυση και έλεγχος δικτύου ηλεκτρικής ενέργειας με μεγάλη διείσδυση ΑΠΕ Grid analysis and control with high penetration of RES Κώνστας, Νίκος Konstas, Nikos Συστήματα διεσπαρμένης παραγωγής Φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις Distributed generation systems Photovoltaic systems Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η μοντελοποίηση και ο έλεγχος ενός συστήματος διεσπαρμένης παραγωγής το οποίο είναι διασυνδεδεμένο με το κεντρικό δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Ειδικότερα, το σύστημα που μελετάται αποτελείται από μία φωτοβολταϊκή συστοιχία συνδεδεμένη με ένα DC/DC μετατροπέα ανύψωσης τάσης, ο οποίος είναι υπεύθυνος για την εύρεση του σημείου μέγιστης απόδοσης ισχύος. Ακολούθως, έχουμε μία συστοιχία συσσωρευτών συνδεδεμένη με ένα DC/DC μετατροπέα διπλής κατεύθυνσης, ο οποίος ανάλογα με τη λειτουργία του συστήματος είναι υπεύθυνος να φορτίζει ή να εκφορτίζει τους συσσωρευτές. Τα παραπάνω είναι συνδεδεμένα σε κοινό DC δίαυλο μέσω του οποίου εξασφαλίζεται η ροή ισχύος από και προς το δίκτυο. Στη συνέχεια, και περνώντας στην πλευρά του φορτίου/δικτύου έχουμε έναν αντιστροφέα DC/AC σε συνδυασμό με ένα κατωδιαβατό RLC φίλτρο που συνδυαστικά ως σκοπό έχουν τη μετατροπή της DC τάσης σε AC τάση και μάλιστα επιθυμητού πλάτους και συχνότητας ενώ συγχρόνως γίνεται και αποκοπή των ανώτερων αρμονικών συχνοτήτων. Τελευταίο, έχουμε ένα τοπικό φορτίο και τη γραμμή μεταφοράς RL που αποτελεί τον τρόπο διασύνδεσης με το κυρίως δίκτυο. Έπειτα, ο έλεγχος αποσκοπεί σε τρεις σημαντικές λειτουργίες που πρέπει να διεκπεραιώνει το σύστημα και οι οποίες είναι η εύρεση του σημείου μέγιστης ισχύος της φωτοβολταϊκής συστοιχίας, η φόρτιση/εκφόρτιση της συστοιχίας συσσωρευτών ανάλογα με τις ανάγκες του συστήματος και τέλος η διατήρηση τόσο της τάσης λειτουργίας όσο και της συχνότητας του τοπικού φορτίου. Τέλος, για να εξεταστούν οι διάφορες καταστάσεις λειτουργίας του συστήματος γίνεται χρήση του λογισμικού MATLAB/Simulink. Αναλυτικότερα, στο κεφάλαιο 1 γίνεται μια σύντομη θεωρητική περιγραφή πάνω στο κομμάτι των φωτοβολταϊκών συστημάτων και των μονάδων αποθήκευσης ενέργειας. Στο κεφάλαιο 2 γίνεται η μαθηματική περιγραφή του συνολικού μη αυτόνομου συστήματος που έχει αναφερθεί παραπάνω και το οποίο γίνεται στο d – q σύστημα αναφοράς ώστε να διευκολυνθεί η διαδικασία σχεδίασης του ελέγχου όλων των χρησιμοποιούμενων μετατροπέων που αναλύεται διεξοδικά στο κεφάλαιο 3. Τέλος, στο κεφάλαιο 4 παρουσιάζεται το μοντέλο που υλοποιήθηκε στο MATLAB/Simulink καθώς και τα τελικά αποτελέσματα των προσομοιώσεων τα οποία και αναλύονται ως προς την ορθότητα τους. The purpose of this thesis was the modelling and control of a distributed generation system which is interconnected to the central power grid. In particular, the system under study consists of a photovoltaic array/module connected to a DC/DC step-up voltage converter which is responsible to find the maximum power point. Next, we have an array of accumulators connected to a bidirectional DC/DC converter which is responsible for charging/discharging the accumulators depending on the operation of the system. The above are connected to a common DC bus through the flow of power to the grid and the opposite way is ensured. Next, moving to the load/grid side, there is a DC/AC inverter coupled with a downstream RLC filter which in combination have the purpose of converting the DC voltage into AC voltage of desired amplitude and frequency while at the same time cutting off the higher harmonic frequencies. Last but not least, we have a local load and the RL transfer line which is the way to interconnect with the main grid. Following, the control aims at three important functions that the system has to perform, which are finding the maximum power point of the photovoltaic array, charging/discharging the battery bank according to the needs of the system and lastly maintaining both the operating voltage and the frequency of the local load. Finally, the MATLAB/Simulink software is used to examine the various operating states of the system. More specifically, chapter 1 gives a brief theoretical description of photovoltaic systems and energy storage units. Chapter 2 provides the mathematical description of the overall non-autonomous system mentioned above, which is done in the d-q reference frame/system to facilitate the control design process of all the inverters/converters used, which is discussed in detail in chapter 3. Eventually, chapter 4 presents the model implemented in MATLAB/Simulink and the final results of the simulations, which are analyzed in terms of their correctness. 2023-03-03T07:12:57Z 2023-03-03T07:12:57Z 2023-03-01 https://hdl.handle.net/10889/24644 el Attribution-NoDerivs 3.0 United States http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/us/ application/pdf |
