Σύνδεση ανεμογεννήτριας μικρής ισχύος με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Κατασκευή τριφασικού αντιστροφέα τάσης ελεγχόμενου από μικροελεγκτή

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη ενός συστήματος διασύνδεσης μιας ανεμογεννήτριας ονομαστικής ισχύος 1kW με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Επιπλέον, πραγματεύεται τη σχεδίαση, κατασκευή και έλεγχο ενός τριφασικού αντιστροφέα που αποτελεί την τελευταία βαθμίδα πριν τη σύνδεση με το δίκ...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας: Ζωγόγιαννη, Χαρούλα
Άλλοι συγγραφείς: Τατάκης, Εμμανουήλ
Μορφή: Thesis
Γλώσσα:Greek
Έκδοση: 2013
Θέματα:
Διαθέσιμο Online:http://hdl.handle.net/10889/6125
id nemertes-10889-6125
record_format dspace
institution UPatras
collection Nemertes
language Greek
topic Ανεμογεννήτριες
Τριφασικοί αντιστροφείς
Σύνδεση στο δίκτυο χαμηλής τάσης
Έλεγχος κλειστού βρόχου ενεργού και αέργου ισχύος
Ημιτοτονοειδής διαμόρφωση εύρους παλμών
Wind generators
Three-phase inverters
Connection to low voltage grid
Closed loop control of active and reactive power
Sinusoidal pulse width modulation (SPWM)
621.312 136
spellingShingle Ανεμογεννήτριες
Τριφασικοί αντιστροφείς
Σύνδεση στο δίκτυο χαμηλής τάσης
Έλεγχος κλειστού βρόχου ενεργού και αέργου ισχύος
Ημιτοτονοειδής διαμόρφωση εύρους παλμών
Wind generators
Three-phase inverters
Connection to low voltage grid
Closed loop control of active and reactive power
Sinusoidal pulse width modulation (SPWM)
621.312 136
Ζωγόγιαννη, Χαρούλα
Σύνδεση ανεμογεννήτριας μικρής ισχύος με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Κατασκευή τριφασικού αντιστροφέα τάσης ελεγχόμενου από μικροελεγκτή
description Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη ενός συστήματος διασύνδεσης μιας ανεμογεννήτριας ονομαστικής ισχύος 1kW με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Επιπλέον, πραγματεύεται τη σχεδίαση, κατασκευή και έλεγχο ενός τριφασικού αντιστροφέα που αποτελεί την τελευταία βαθμίδα πριν τη σύνδεση με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός είναι η διασύνδεση της ανεμογεννήτριας με το δίκτυο χαμηλής τάσης μέσω δύο βαθμίδων: ενός μετατροπέα ανύψωσης τάσης και ενός τριφασικού αντιστροφέα. Ο μετατροπέας ανύψωσης τάσης αποτελεί αντικείμενο μελέτης της διπλωματικής εργασίας του συνάδελφου Ιωάννη Γκαρτζώνη, ενώ στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται και σχεδιάζεται ο τριφασικός αντιστροφέας. Αμφότερες οι διατάξεις περιλαμβάνουν ελέγχους κλειστού βρόχου, μέσω των οποίων απομαστεύεται η μέγιστη ισχύς από την ανεμογεννήτρια (έλεγχος μετατροπέα ανύψωσης) και διατηρείται σταθερή η τάση μεταξύ των δύο βαθμίδων, παρέχοντας ενεργό ισχύ στο δίκτυο υπό μοναδιαίο συντελεστή ισχύος (έλεγχος τριφασικού αντιστροφέα). Αρχικά παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της χρήσης ανεμογεννητριών για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και αναλύεται ο τρόπος με τον οποίο η αιολική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική. Επιπλέον, γίνεται μια σύντομη αναφορά στους τύπους των ανεμογεννητριών, καθώς και στους τρόπους λειτουργίας τους ως προς τη διασύνδεση με το δίκτυο. Στη συνέχεια γίνεται θεωρητική ανάλυση για κάθε βαθμίδα του συνολικού συστήματος. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη λειτουργία του τριφασικού αντιστροφέα και στην τεχνική παλμοδότησής του που ονομάζεται Ημιτονοειδής Διαμόρφωση του Εύρους των Παλμών (Sinusoidal Pulse Width Modulation - SPWM). Επίσης, εξάγονται σχέσεις βάσει των οποίων είναι δυνατό να παραμετροποιηθεί ο τριφασικός μετασχηματιστής με μεγάλη επαγωγή μαγνήτισης που έπεται του τριφασικού αντιστροφέα. Το επόμενο βήμα αποτελεί η προσομοίωση στο λογισμικό προσομοίωσης κυκλωμάτων Simulink του Matlab τόσο του τριφασικού αντιστροφέα σε ανοιχτό και σε κλειστό βρόχο, όσο και ολόκληρου του συστήματος διασύνδεσης. Ο κλειστός βρόχος αποτελεί ένα νέο και άμεσο έλεγχο της ισχύος που παρέχεται στο δίκτυο. Επιπρόσθετα, περιγράφεται ο σχεδιασμός και η κατασκευή όλων των κυκλωμάτων που απαιτούνται για τον τριφασικό αντιστροφέα, το φίλτρο και το μετασχηματιστή. Τέλος πραγματοποιούνται πειραματικές δοκιμές για να διαπιστωθεί η ορθή λειτουργία των βαθμίδων που κατασκευάστηκαν, να εντοπιστούν και δικαιολογηθούν τυχόν διαφορές μεταξύ της θεωρητικής ανάλυσης και των μετρήσεων στην πραγματική διάταξη, καθώς και για να εκτιμηθεί η απόδοση του συστήματος.
author2 Τατάκης, Εμμανουήλ
author_facet Τατάκης, Εμμανουήλ
Ζωγόγιαννη, Χαρούλα
format Thesis
author Ζωγόγιαννη, Χαρούλα
author_sort Ζωγόγιαννη, Χαρούλα
title Σύνδεση ανεμογεννήτριας μικρής ισχύος με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Κατασκευή τριφασικού αντιστροφέα τάσης ελεγχόμενου από μικροελεγκτή
title_short Σύνδεση ανεμογεννήτριας μικρής ισχύος με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Κατασκευή τριφασικού αντιστροφέα τάσης ελεγχόμενου από μικροελεγκτή
title_full Σύνδεση ανεμογεννήτριας μικρής ισχύος με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Κατασκευή τριφασικού αντιστροφέα τάσης ελεγχόμενου από μικροελεγκτή
title_fullStr Σύνδεση ανεμογεννήτριας μικρής ισχύος με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Κατασκευή τριφασικού αντιστροφέα τάσης ελεγχόμενου από μικροελεγκτή
title_full_unstemmed Σύνδεση ανεμογεννήτριας μικρής ισχύος με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Κατασκευή τριφασικού αντιστροφέα τάσης ελεγχόμενου από μικροελεγκτή
title_sort σύνδεση ανεμογεννήτριας μικρής ισχύος με το δίκτυο χαμηλής τάσης. κατασκευή τριφασικού αντιστροφέα τάσης ελεγχόμενου από μικροελεγκτή
publishDate 2013
url http://hdl.handle.net/10889/6125
work_keys_str_mv AT zōgogiannēcharoula syndesēanemogennētriasmikrēsischyosmetodiktyochamēlēstasēskataskeuētriphasikouantistropheatasēselenchomenouapomikroelenktē
_version_ 1771297315057827840
spelling nemertes-10889-61252022-09-05T20:17:00Z Σύνδεση ανεμογεννήτριας μικρής ισχύος με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Κατασκευή τριφασικού αντιστροφέα τάσης ελεγχόμενου από μικροελεγκτή Ζωγόγιαννη, Χαρούλα Τατάκης, Εμμανουήλ Τατάκης, Εμμανουήλ Zogogianni, Charoula Ανεμογεννήτριες Τριφασικοί αντιστροφείς Σύνδεση στο δίκτυο χαμηλής τάσης Έλεγχος κλειστού βρόχου ενεργού και αέργου ισχύος Ημιτοτονοειδής διαμόρφωση εύρους παλμών Wind generators Three-phase inverters Connection to low voltage grid Closed loop control of active and reactive power Sinusoidal pulse width modulation (SPWM) 621.312 136 Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη ενός συστήματος διασύνδεσης μιας ανεμογεννήτριας ονομαστικής ισχύος 1kW με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Επιπλέον, πραγματεύεται τη σχεδίαση, κατασκευή και έλεγχο ενός τριφασικού αντιστροφέα που αποτελεί την τελευταία βαθμίδα πριν τη σύνδεση με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός είναι η διασύνδεση της ανεμογεννήτριας με το δίκτυο χαμηλής τάσης μέσω δύο βαθμίδων: ενός μετατροπέα ανύψωσης τάσης και ενός τριφασικού αντιστροφέα. Ο μετατροπέας ανύψωσης τάσης αποτελεί αντικείμενο μελέτης της διπλωματικής εργασίας του συνάδελφου Ιωάννη Γκαρτζώνη, ενώ στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται και σχεδιάζεται ο τριφασικός αντιστροφέας. Αμφότερες οι διατάξεις περιλαμβάνουν ελέγχους κλειστού βρόχου, μέσω των οποίων απομαστεύεται η μέγιστη ισχύς από την ανεμογεννήτρια (έλεγχος μετατροπέα ανύψωσης) και διατηρείται σταθερή η τάση μεταξύ των δύο βαθμίδων, παρέχοντας ενεργό ισχύ στο δίκτυο υπό μοναδιαίο συντελεστή ισχύος (έλεγχος τριφασικού αντιστροφέα). Αρχικά παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της χρήσης ανεμογεννητριών για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και αναλύεται ο τρόπος με τον οποίο η αιολική ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική. Επιπλέον, γίνεται μια σύντομη αναφορά στους τύπους των ανεμογεννητριών, καθώς και στους τρόπους λειτουργίας τους ως προς τη διασύνδεση με το δίκτυο. Στη συνέχεια γίνεται θεωρητική ανάλυση για κάθε βαθμίδα του συνολικού συστήματος. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη λειτουργία του τριφασικού αντιστροφέα και στην τεχνική παλμοδότησής του που ονομάζεται Ημιτονοειδής Διαμόρφωση του Εύρους των Παλμών (Sinusoidal Pulse Width Modulation - SPWM). Επίσης, εξάγονται σχέσεις βάσει των οποίων είναι δυνατό να παραμετροποιηθεί ο τριφασικός μετασχηματιστής με μεγάλη επαγωγή μαγνήτισης που έπεται του τριφασικού αντιστροφέα. Το επόμενο βήμα αποτελεί η προσομοίωση στο λογισμικό προσομοίωσης κυκλωμάτων Simulink του Matlab τόσο του τριφασικού αντιστροφέα σε ανοιχτό και σε κλειστό βρόχο, όσο και ολόκληρου του συστήματος διασύνδεσης. Ο κλειστός βρόχος αποτελεί ένα νέο και άμεσο έλεγχο της ισχύος που παρέχεται στο δίκτυο. Επιπρόσθετα, περιγράφεται ο σχεδιασμός και η κατασκευή όλων των κυκλωμάτων που απαιτούνται για τον τριφασικό αντιστροφέα, το φίλτρο και το μετασχηματιστή. Τέλος πραγματοποιούνται πειραματικές δοκιμές για να διαπιστωθεί η ορθή λειτουργία των βαθμίδων που κατασκευάστηκαν, να εντοπιστούν και δικαιολογηθούν τυχόν διαφορές μεταξύ της θεωρητικής ανάλυσης και των μετρήσεων στην πραγματική διάταξη, καθώς και για να εκτιμηθεί η απόδοση του συστήματος. The present diploma thesis deals with the interconnection of 1kW wind generator to the low voltage grid. A three phase inverter is the last stage of the interconnection system. The design, construction and control of the three phase inverter is studied. This work was developed in the Laboratory of Electromechanical Conversion Energy at the Department of Electrical Engineering and Computer Technology of Polytechnic School in the University of Patras, Greece. The purpose of this thesis is the connection of the wind generator with the low voltage grid through two stages: a boost converter and a three phase inverter. Both stages are closed loop controlled and in this way the maximum power of the wind generator is supplied (control of the boost converter) and the voltage between the two stages remains constant, providing active power to the grid with unity power factor (control of the three phase inverter). Initially, the advantages and disadvantages of the use of wind generator are presented and the way that the wind energy is converted to mechanical energy and finally to electrical energy is analyzed. Moreover, it is given a short reference in the types of the wind generators used for connection to the grid. In addition, every stage of the whole system is analyzed. Especially, the function of the three phase inverter and the Sinusoidal Pulse Width Modulation-sPWM are studied. The three phase transformer, that follows the three phase inverter stage, is parameterized through equations that are described in this work. The next step in this thesis is the simulation with Simulink of Matlab. The three phase inverter is simulated in open and closed loop as well as the whole connection system of the wind generator to the low voltage grid. The closed loop control is a new and direct control of active and reactive power that are supplied to the grid. Furthermore, it is described the design and construction of all the circuits for the three phase inverter, the filter and the transformer. Finally, experiments are conducted in order to confirm the proper function of the stages that are constructed, to find differences between theory and reality and to estimate the efficiency factor of the system. 2013-06-12T16:12:06Z 2013-06-12T16:12:06Z 2013-02-25 2013-06-12 Thesis http://hdl.handle.net/10889/6125 gr 0 application/pdf