Μοντελοποίηση και απευθείας έλεγχος ισχύος σε ανεμογεννήτρια με σύγχρονη γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη σε λειτουργία μικροδικτύου

• Κύριος συγγραφέας: Παπαευαγγέλου, Αθηνά
• Άλλοι συγγραφείς: Αλεξανδρίδης, Αντώνιος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2015
• Θέματα: Ανεμογεννήτριες; Σύγχρονη γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη; Απευθείας έλεγχος ισχύος; Μικροδίκτυα; Εύρεση σημείου μέγιστης ισχύος; Μοντελοποίηση; Έλεγχος με προσανατολισμό στο πεδίο; Wind turbines; Permanent magnet synchronous generator; Direct power control; Microgrids; Maximum power point tracking; Modeling; Field oriented control; PMSG; DPC; MPPT; FOC; 621.312 136

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μοντελοποίηση και τον έλεγχο μιας ανεμογεννήτριας μεταβλητής ταχύτητας με σύγχρονη γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη, στην περίπτωση απευθείας σύνδεσής της με το δίκτυο αλλά και στην περίπτωση που αυτή αποτελεί μέρος ενός μικροδικτύου. Στο Κεφάλαιο 1 εξηγούνται οι λόγοι που οδήγησαν στην ανάπτυξη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και παρατίθενται στατιστικά στοιχεία για το μερίδιο που κατέχουν σήμερα στην παγκόσμια αγορά ηλεκτρικής ενέργειας, δίνοντας έμφαση στην αιολική ενέργεια. Επιπλέον, περιγράφονται τα κύρια χαρακτηριστικά της κατανεμημένης παραγωγής και των μικροδικτύων. Τέλος, πραγματοποιείται μία συνοπτική παρουσίαση των κυριότερων μονάδων κατανεμημένης παραγωγής και αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας. Στο Κεφάλαιο 2 παρουσιάζεται η βασική θεωρία που διέπει τη λειτουργία των ανεμογεννητριών και οι τεχνολογίες ανεμογεννητριών που εφαρμόζονται σήμερα. Ακόμη, περιγράφονται οι συνήθεις τοπολογίες των αιολικών συστημάτων και πάρκων και αναφέρονται οι κύριες απαιτήσεις που έχει το δίκτυο από αυτά. Στο Κεφάλαιο 3 αρχικά γίνεται αναφορά στα ημιαγωγικά στοιχεία ισχύος και στη συνέχεια πραγματοποιείται μία συνοπτική παρουσίαση των ηλεκτρονικών συσκευών ισχύος που βρίσκουν εφαρμογή στα αιολικά συστήματα καθώς επίσης και των μεθόδων παλμοδότησής τους. Στο Κεφάλαιο 4 πραγματοποιείται η μοντελοποίηση μίας ανεμογεννήτριας μεταβλητής ταχύτητας με σύγχρονη γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη. Ειδικότερα, μετά από μία σύντομη περιγραφή της σύγχρονης γεννήτριας μόνιμου μαγνήτη, με τη βοήθεια του μετασχηματισμού Park εξάγεται το μαθηματικό μοντέλο της συγκεκριμένης γεννήτριας και των μετατροπέων του εν λόγω αιολικού συστήματος στο d-q πλαίσιο αναφοράς. Επιπλέον, παρατίθενται οι εξισώσεις που περιγράφουν το μηχανικό μέρος της ανεμογεννήτριας. Στο Κεφάλαιο 5 περιγράφονται διάφορες τεχνικές εύρεσης του σημείου μέγιστης ισχύος και ελέγχου της γωνίας βήματος των πτερυγίων των ανεμογεννητριών μεταβλητής ταχύτητας. Ακόμη, παρουσιάζονται οι συνήθεις τεχνικές ελέγχου των ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος που περιλαμβάνονται στα αιολικά συστήματα μεταβλητής ταχύτητας με σύγχρονη γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη. Τέλος, γίνεται εφαρμογή των παραπάνω τεχνικών ελέγχου, και πιο συγκεκριμένα του ελέγχου με προσανατολισμό στο πεδίο, του ελέγχου με προσανατολισμό στην τάση και του απευθείας ελέγχου ισχύος, στο αιολικό σύστημα του Κεφαλαίου 4. Στο Κεφάλαιο 6 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της προσομοίωσης μιας ανεμογεννήτριας με σύγχρονη γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη σε απευθείας σύνδεση με το δίκτυο. Στο Κεφάλαιο 7 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της προσομοίωσης ενός μικροδικτύου αποτελούμενου από μία ανεμογεννήτρια με σύγχρονη γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη, μία συστοιχία συσσωρευτών και ένα τοπικό φορτίο. Ειδικότερα, εξετάστηκαν τόσο η παραλληλισμένη με το δίκτυο λειτουργία του μικροδικτύου όσο και η αυτόνομη λειτουργία του. Τέλος, στο Κεφάλαιο 8 παρατίθενται τα κυριότερα συμπεράσματα και παρατηρήσεις που προέκυψαν κατά την εκπόνηση και με το πέρας αυτής της διπλωματικής εργασίας.