Η διπλωματική εργασία που ακολουθεί, παρουσιάζει τη μελέτη και μοντελοποίηση ενός αυτόνομου υβριδικού συστήματος. Το αυτόνομο σύστημα που εξετάζεται είναι ένα υβριδικό σύστημα ηλεκτροπαραγωγής που αποτελείται από μια γεννήτρια diesel, μια ανεμογεννήτρια και ένα φωτοβολταϊκό σύστημα. Για τη μοντελοποίηση του συστήματος χρησιμοποιείται το πρόγραμμα σχεδίασης και προσομοίωσης ηλεκτρικών συστημάτων PSCAD. Στην εργασία αυτή το ενδιαφέρον επικεντρώνεται στη συμπεριφορά του συστήματος στη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας και στη συμπεριφορά σε κάποια μεταβατικά φαινόμενα. Τα μεταβατικά φαινόμενα που εξετάζονται είναι τα εξής: - Συμπεριφορά συστήματος σε απότομη αποσύνδεση ανεμογεννήτριας - Βραχυκύκλωμα των τριών φάσεων ως προς γη στο ζυγό της σύγχρονης γεννήτριας diesel Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται μια γενικότερη αναφορά στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και στη συνέχεια περιγράφονται τα υβριδικά συστήματα ηλεκτροπαραγωγής και οι εφαρμογές τους. Αναλύεται η δομή τους και μελετώνται-συγκρίνονται οι διάφορες αρχιτεκτονικές τους. Στο Κεφάλαιο 2 περιγράφεται η δομή και τα στοιχεία που αποτελούν το αυτόνομο υβριδικό δίκτυο ηλεκτροπαραγωγής και αναπτύσσεται όλο το απαραίτητο μαθηματικό υπόβαθρο που πραγματεύεται η εργασία αυτή. Στο Κεφάλαιο 3 περιγράφεται η δομή και τα στοιχεία που αποτελούν το αυτόνομο υβριδικό δίκτυο ηλεκτροπαραγωγής στο περιβάλλον του προγράμματος μοντελοποίησης, του PSCAD και παρουσιάζονται τα μοντέλα που απαρτίζουν το συνολικό σύστημα. Στο Κεφάλαιο 4 εξετάζεται η συμπεριφορά του συστήματος στη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας. Στο Κεφάλαιο 5 εξετάζεται η συμπεριφορά του συστήματος στα δύο μεταβατικά φαινόμενα που έχουν προαναφερθεί, στην απότομη αποσύνδεση ανεμογεννήτριας και στο βραχυκύκλωμα των τριών φάσεων ως προς γη στο ζυγό της σύγχρονης γεννήτριας diesel Στο Κεφάλαιο 6 παρατίθενται οι προδιαγραφές των ποιοτικών χαρακτηριστικών των δικτύων και διατυπώνονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τη μελέτη του υβριδικού συστήματος που παρουσιάστηκε. / The thesis that follows, presents the study and modelling of autonomous hybrid system. The autonomous system that is examined is a hybrid system of generation of electricity that is constituted by a generator diesel, a wind generator and a photovoltaic system. For the modelling of system is used the program of designing and simulation of electric systems PSCAD. At this project the interest is focused in the behavior of system in the permanent situation of operation and in the behavior in certain transient phenomena. The transient phenomena that are examined are following: - Behavior of system in abrupt detachment of wind generator - Short-circuit of three phases as for ground in the balance of modern generator diesel In Capital 1 becomes a more general report in the renewable sources of energy and afterwards is described the hybrid systems of generation of electricity and their applications. Is analyzed their structure and study-is compared their various architectures. In Capital 2 are described the structure and the elements that constitute the autonomous hybrid network of electric generation and is developed the all essential mathematic background that are necessary for this project. In Capital 3 are described the structure and the elements that constitute the autonomous hybrid system of electric generation in the environment of program of modelling, PSCAD and are presented the models that compose the total system. In Capital 4 is examined the reaction of system in the permanent situation of operation. In Capital 5 is examined the reaction of system in the two transient phenomena that have been mentioned before, in the abrupt detachment of wind generator and in the short-circuit of three phases as for ground in the balance of synchronous generator. In Capital 6 are mentioned the specifications of qualitative characteristics of networks and are formulated the conclusions that resulted from the study of hybrid system that was presented.

Σε αυτήν την εργασία επιχειρείται, μια προσπάθεια διερεύνησης των νοητικών παραστάσεων των νηπίων, καθώς επίσης και το γνωστικό επίπεδο στο οποίο μπορούν να φτάσουν, σχετικά με την λειτουργία και τη χρήση της ανεμογεννήτριας. Το συγκεκριμένο θέμα προσεγγίστηκε με την στρατηγική των στόχων εμποδίων, κατά την οποία, αφού ανιχνεύθηκαν τα μαθησιακά εμπόδια των παιδιών και προσδιορίστηκαν οι σχετικοί εκπαιδευτικοί στόχοι, κατασκευάστηκαν οι διδακτικές δραστηριότητες αντιμετώπισης των εμποδίων και ακολούθησε αξιολόγησή τους. Πρόκειται για μια έρευνα που πραγματοποιήθηκε σε 2 φάσεις, μια πιλοτική, προκειμένου να φωτιστούν τυχόν μη λειτουργικές πτυχές του προγράμματος ή ελλείψεις και μια κανονική. Βασικός στόχος της έρευνας ήταν να έρθουν τα παιδιά σε επαφή με συστήματα Α.Π.Ε. (Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας) όπως η ανεμογεννήτρια, και πιο συγκεκριμένα με την αποθήκευση και την μεταφορά ενέργειας. Οι υποθέσεις οι οποίες διατυπώθηκαν για αυτήν την εργασία ήταν: α) Με βάση αυτήν την διδασκαλία τα παιδιά να μπορούν να αναγνωρίσουν τη δομή και τη λειτουργία κανονικών συστημάτων, στην προκειμένη περίπτωση να είναι σε θέση να αναγνωρίσουν την δομή και την λειτουργία της ανεμογεννήτριας, β) να μπορούν να δίνουν εξηγήσεις με όρους διανομής, δηλαδή, να αναπτύξουν μια αναπαράσταση που να τους επιτρέπει να κάνουν διακρίσεις ανάμεσα σε: i) αποθήκη, μετατροπέα, αποδέκτη και ii) ανάμεσα στο περιεχόμενο ενός συστήματος και τη μεταφορά από ένα σύστημα σε ένα άλλο, καθώς επίσης και να αναζητήσουν ορισμένα φυσικά μεγέθη σχετικά με το περιεχόμενο των συστημάτων και τις ανταλλαγές μεταξύ τους (Lemeignan & Weil- Barais, 1997, σ. 194) και γ) να μπορούν να εφαρμόσουν την γνώση αυτή και σε νέο φαινομενολογικό πεδίο, π.χ. εκτός από την χρήση της ανεμογεννήτριας στο άναμμα μιας λάμπας, να κατανοούν και τη χρήση στην ενεργοποίηση οποιασδήποτε ηλεκτρικής συσκευής. / In that work is attempted, an effort of investigation of intellectual representations of infants, as well as the cognitive level in which they can reach, with regard to the operation and the use of wind generator. The particular subject was approached with the strategy of objectives - obstacles, at which, after were detected the training obstacles of children and were determined the relative educational objectives, were manufactured the instructive activities of confrontation of obstacles and it followed their evaluation. That research was realised in 2 phases, one pilot and one regular. Fundamental objective of research was the children be in contact with systems Renewable Sources of Energy such as the wind generator, and more concretely with the storage and the transport of energy. The affairs that were formulated for this work were: a) With this base teaching the children can recognize the structure and the operation of regular systems, in that case the structure and the operation of wind generator, b) be possible to give explanations with terms of distribution, that is to develop a representation that would allow them to make discriminations between: i) deposit, converter, recipient and ii) between to content of the system and the transport by a system in a other, as well as they from each other seek certain natural sizes with regard to the content of systems and the exchanges (Lemeignan and Weil- Barais, 1997, p. 194) and c) they can apply this knowledge and in new field, eg apart from the use of wind generator in the lightning of light bulb, comprehend also the use in the activation of any electric appliance.

Η παρούσα διπλωματική έχει ως αντικείμενο την μελέτη και μοντελοποίηση ενός συστήματος μικροστροβίλου και ανεμογεννήτριας ως συστατικά στοιχεία ενός συστήματος κατανεμημένης παραγωγής. Παρουσιάζεται αναλυτικά η έννοια της κατανεμημένης παραγωγής καθώς επίσης και οι τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται σε αυτή, ενώ ένα κεφάλαιο είναι αποκλειστικά αφιερωμένο στην τεχνολογία των μικροστρόβιλων. Στο τελευταίο κεφάλαιο γίνεται μια μελέτη της δυναμικής συμπεριφοράς ενός συστήματος μικροστροβίλου σε μεταβλητές συνθήκες φόρτισης καθώς επίσης και της απόκρισης του στην περίπτωση προσθήκης ενός επιπλέον φορτίου, την κάλυψη του οποίου αναλαμβάνει ως εφεδρικό μέσω μία ανεμογεννήτρια σταθερών στροφών. / The current diploma thesis deals with the development of a distributed generation system with a micro-turbine and a wind-turbine as its basic components. What is more, it is given the meaning of the “distributed generation”, we analyze the basic characteristics of it and we present the most important technologies that complete the distributed generation. Furthermore we refer to the micro-turbine technology and its characteristics in the third chapter of this essay. In the last chapter we analyze the dynamic response of a micro-turbine based system in variable load conditions and the response of the system when an additional load, which is powered by a fixed speed wind-turbine, is added in the micro grid.

Η παρούσα διδακτορική εργασία αφορά στο σχεδιασμό και εφαρμογή ελέγχου σε κατανεμημένη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ώστε να είναι δυνατή η ένταξή της σε μικροδίκτυα στο δίκτυο χαμηλής τάσης. O σχεδιασμός του ελέγχου αποσκοπεί: 1) Στην δυνατότητα σύνδεσης-αποσύνδεσης (Plug and play) της κατανεμημένης παραγωγής στο μικροδίκτυο χωρίς καμμία ιδιαίτερη παρέμβαση από κεντρικό έλεγχο. 2) Η κατανεμημένη παραγωγή, που περιλαμβάνει συστοιχία κυττάρων καυσίμου και ανεμογεννήτρια, πρέπει να παρέχει στήριξη ενεργού και άεργου ισχύος στο μικροδίκτυο διανομής όταν συμβαίνουν διαταραχές φορτίου. 3) Να τροφοδοτεί όλο το φορτίο σε κατάσταση νησιδοποίησης, στην οποία θα μπορεί να μεταβαίνει είτε λόγω σφάλματος στην μέση τάση είτε γιατί το μικροδίκτυο είναι επιθυμητό να λειτουργεί εσκεμμένα στην προαναφερθείσα κατάσταση. 4) Η μετάβαση από τη διασυνδεδεμένη κατάσταση του μικροδικτύου στη νησιδοποίηση και αντίστροφα να γίνεται με τον ομαλότερο δυνατό τρόπο. Λόγω της έντονης μη γραμμικότητας των υπό μελέτη συστημάτων, στο σχεδιασμό των συστημάτων ελέγχου εφαρμόζεται ασαφής λογική. Τα αποτελέσματα της έρευνας αφορούν τόσο τον θεωρητικό σχεδιασμό των παραπάνω συστημάτων με την βοήθεια προγράμματος εξομοίωσης (Matlab/Simulink) όσο και την πειραματική επιβεβαίωση των συμπερασμάτων στο εργαστήριο. Αρχικά, εξομοιώνεται μια συστοιχία κυττάρων καυσίμου συνδυασμένη με μια μπαταρία (υβριδικό σύστημα) και ενσωματώνεται σε ένα ασθενές δίκτυο διανομής. Ο έλεγχος δοκιμάζεται για τοπικές μεταβολές φορτίου και για μετάβαση από την διασυνδεδεμένη σε νησιδοποιημένη κατάσταση προκειμένου να διαπιστωθούν τα επιθυμητά χαρακτηριστικά του ελέγχου που αναφέρθηκαν. Επιπλέον, γίνεται μια διερεύνηση για το εύρος της αποτελεσματικότητας του ελέγχου για διαφορετικού τύπου γραμμών διανομής. Η συμπεριφορά του ελέγχου κρίνεται ικανοποιητική σε όλες τις περιπτώσεις. Στην συνέχεια, το ίδιο υβριδικό σύστημα (μεγαλύτερης όμως ισχύος) και μια ανεμογεννήτρια με γεννήτρια διπλής τροφοδότησης ενσωματώνονται σε ένα μικροδίκτυο που συνδέεται σε ασθενές δίκτυο διανομής στο πρόγραμμα εξομοίωσης. Ο έλεγχος του υβριδικού συστήματος δεν αλλάζει λόγω της ευελιξίας της ασαφούς λογικής. Ο έλεγχος των μικροπηγών δοκιμάζεται για τοπικές μεταβολές φορτίου και για μετάβαση από την διασυνδεδεμένη σε νησιδοποιημένη κατάσταση και αντιστρόφως για μετάβαση από νησιδοποιημένη σε διασυνδεδεμένη κατάσταση. Επιπλέον, γίνεται μια διερεύνηση της δυναμικής απόκρισης του μικροδικτύου κατά την ύπαρξη μπαταρίας και κατά την απομάκρυνσή της από το μικροδίκτυο. Η συμπεριφορά του ελέγχου κρίνεται ικανοποιητική σε όλες τις περιπτώσεις. Για την πειραματική επιβεβαίωση, αξιοποιείται ένα σύστημα συστοιχίας κυττάρων καυσίμου (Ballard& Nexa System) συνδυασμένο με μια μπαταρία στο χώρο του εργαστηρίου. Εφαρμόζεται η τεχνολογία ψηφιακού ελέγχου σήματος μέσω ενός ψηφιακού επεξεργαστή σήματος (DSP). Έτσι, δίνεται η δυνατότητα σε τμήματα του ελέγχου που έχουν ήδη σχεδιαστεί να μεταφέρονται μέσω ειδικού λογισμικού στον επεξεργαστή και να ενσωματώνονται στην κατανεμημένη παραγωγή με ελάχιστο κόστος. Το πραγματικό σύστημα που δημιουργείται δοκιμάζεται για τοπικές μεταβολές φορτίου. Η συμπεριφορά του ελέγχου κρίνεται ικανοποιητική σε όλες τις περιπτώσεις. Μέσω εκτενών αποτελεσμάτων εξομοίωσης αλλά και πειραματικών, αποδεικνύεται πως ο προτεινόμενος έλεγχος συγκεντρώνει τα επιθυμητά χαρακτηριστικά που αναφέρθηκαν. Αποδεικνύεται, μάλιστα, ιδιαίτερα ευέλικτος και πρακτικός όχι μόνο σε θεωρητικές εφαρμογές αλλά και σε πραγματικά δεδομένα. Το τελευταίο είναι ιδιαίτερα σημαντικό αφού δίνει την δυνατότητα στον μηχανικό με ελάχιστο κόστος και με εύκολο χειρισμό λόγω της ασαφούς λογικής και του ψηφιακού επεξεργαστή να ελέγχει οποιαδήποτε κατανεμημένη παραγωγή (easy engineering) με ελάχιστες διορθωτικές κινήσεις. / Σhe present Ph.d thesis regards to the design and application of the control of the distributed generation (or microsource) so that distributed generation integrates into microgrids at the low voltage side. The design of the control has to achieve the following: 1) Meet the «plug and play» operation mode that implies that a microsource can be added to the microgrid without reengineering the central control and protection of units that are already part of the system. 2) The distributed generation that is a fuel cell system and a wind turbine in this case, have to provide active and reactive power support to the low voltage microgrid in cases of local load disturbances. 3) The distributed generation have to supply the whole demanded power in case of islanding mode of operation either because of a fault at the mean voltage side or because of an intentional disconnection e.g. maintenance work. 4) The transitioning from the interconnected mode to the islanded mode of operation and vice-versa has to be smooth. Due to the intense non linearity of the system, the control design is based on fuzzy logic. The results of this research regard not only to the theoretical design of the above systems via the simulation program Matlab/Simulink but also to the experimental affirmation of the results in the laboratory. Firstly, a fuel cell system combined with a battery bank forming a hybrid system is simulated and integrated into a weak distribution grid. The response of the control system is simulated firstly under a severe step load change under grid connected mode and secondly when a transitioning to islanded operation mode is caused by an upstream supply outage. Also, a study is made in order to ascertain the range of the efficiency of the proposed control for different types of distribution lines. The performance of the control revealed good in all cases. Secondly, the same hybrid system (of bigger nominal power though) and a wind turbine with doubly induction generator are integrated into a microgrid which is connected to a weak distribution grid via the simulation program. The control of the hybrid system remains the same due to the flexibility of fuzzy reasoning. The response of the control system is simulated firstly under a severe step load change under grid connected mode and secondly when a transitioning to islanded operation mode happens and vice-versa when a transitioning from islanded to interconnected operation mode occurs. Also, the transient response of the system is investigated in the cases when the battery bank is part of the microgrid and when it is eliminated. The performance of the control revealed good in all cases. The experimental setup includes a fuel cell system (Ballard& Nexa System) combined with a battery bank. In order to transfer parts of the designed control and integrate them into the experimental setup, the technology of the digital signal control via the digital signal processor (DSP) is exploited. The transfer of the control to the DSP is done through a software program at the minimum costs. The response of the real system is evaluated under a step load. The performance of the control revealed good in all cases.Through a large number of simulation and experimental results, the proposed control proves to meet the desirable requirements that already are mentioned. The proposed controller, also, prove to be particular flexible and practical in real systems. The latter remark makes the designed control suitable in real systems where the engineer tunes the local controller of each distributed generation easier due to fuzzy logic (easy engineering). It has to be reminded, also, that through the digital control technology, the integration of the control by the engineer is at minimum costs.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και κατασκευή ενός τριφασικού αντιστροφέα και το συγχρονισμό-σύνδεση αυτού με το τριφασικό δίκτυο. Η εργασία εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η μελέτη και η κατασκευή ενός τριφασικού αντιστροφέα, ο οποίος θα συνδεθεί με το τριφασικό δίκτυο και θα αποτελέσει μέρος ενός συστήματος με πηγή ενέργειας μία συστοιχία κυψελών καυσίμου (fuel cells) και ενός μετατροπέα ανύψωσης συνεχούς τάσης σε συνεχή, με διαδοχική αγωγή δύο παράλληλων κλάδων (interleaved boost converter). Η είσοδος του τριφασικού αντιστροφέα συνδέεται στην έξοδο του μετατροπέα ανύψωσης συνεχούς τάσης σε συνεχή, με διαδοχική αγωγή δύο παράλληλων κλάδων, ο οποίος τροφοδοτεί τον αντιστροφέα με σταθερή τάση 80 V. Στην έξοδο του αντιστροφέα πρόκειται να συνδεθεί ένα φίλτρο LC για την αποκοπή των υψίσυχνων σημάτων της τάσης και στη συνέχεια ένας τριφασικός μετασχηματιστής, ο οποίος προσφέρει γαλβανική απομόνωση και ανυψώνει την τάση στην επιθυμητή τιμή, που είναι και η τιμή της τάσης του δικτύου. Καταρχάς έγινε θεωρητική μελέτη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, του τριφασικού αντιστροφέα, του φίλτρου LC, του τριφασικού μετασχηματιστή, καθώς και μεθόδων συγχρονισμού με το δίκτυο. Επίσης έγινε μελέτη με το πρόγραμμα εξομοίωσης MATLAB/Simulink της διασύνδεσης του αντιστροφέα με το δίκτυο. Τέλος ακολούθησε η κατασκευή της διάταξης και η διεξαγωγή πλήθους πειραματικών δοκιμών. / The present diploma thesis deals with the design and manufacture of a three-phase inverter to synchronize and connect to the three-phase grid. This work was developed in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion at the Department of Electrical Engineering and Computer Technology of the School of Engineering in the University of Patras, Greece. The purpose of this thesis is the design and manufacture of a three-phase inverter, which will be connected to the three-phase grid and will be part of a system with source of energy a fuel cell stack and an interleaved boost converter, with two parallel branches. The input of the three-phase inverter is connected to the output of the interleaved boost converter with two parallel branches, which feeds the inverter with a dc voltage of 80 V. The output of the inverter is connected to an LC filter, in order to cut off the high frequency voltage signals and subsequently a three-phase transformer, which provides galvanic isolation and lifts the voltage to the appropriate value, which is the voltage value of the grid. At first a theoretical study of the renewable sources of energy, the three-phase inverter, the LC filter, the three-phase transformer, as well as the methods of synchronization with the grid was made. Study was also made with the simulation program MATLAB/Simulink at the interface of the inverter to the grid. Finally the construction of the device followed and numerous experimental trials were conducted.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη ανεμογεννήτριας με επαγωγική μηχανή διπλής τροφοδοσίας η οποία συνδέεται στο στάτη απευθείας με το δίκτυο και στο δρομέα μέσω ενός back to back μετατροπέα και η συνεχής λειτουργίας της μηχανής σε περιπτώσεις σφαλμάτων στο δίκτυο. Σκοπός της εργασίας είναι αρχικά να μελετηθεί το συνολικό σύστημα της ανεμογεννήτριας θεωρητικά χρησιμοποιώντας το μετασχηματισμό Park για τη μοντελοποίηση του συστήματος στο σύγχρονα στρεφόμενο d-q πλαίσιο αναφοράς. Στη συνέχεια παρατέθηκαν οι εξισώσεις στο χώρο κατάστασης που περιγράφουν το μαθηματικό μοντέλο του συστήματος, το επόμενο βήμα ήταν να περιγραφεί ένα σύστημα ελέγχου το οποίο βασίζεται στους PI ελεγκτές επιλέγοντας τα κατάλληλα κέρδη. Τέλος, προσομοιώνουμε το παραπάνω σύστημα με τη βοήθεια της εφαρμογής Simulink του λογισμικού MATLAB και μελετώντας τα αποτελέσματα, εξάγουμε τα ανάλογα συμπεράσματα. / The present thesis deals with the study of the wind turbine doubly-fed induction generator (DFIG), in which the stator is connected immediately to the grid and the rotor is connected to the grid with a back-to-back converter and the continuous operation of the machine in case of network errors. This thesis will initially consider the overall system of wind turbine theoretically using the Park transformation to model the system in the d-q synchronous rotating reference frame. The following goal was to quote in the state space equations that describe the mathematical model of the system, the next step was to describe a control system based on PI controllers selecting the appropriate profits. Finally, the above system was simulated by using the Simulink of MATLAB and studying the results were exported the appropriate conclusions.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη μιας διάταξης ανεμογεννήτριας με σύγχρονη μηχανή με μόνιμους μαγνήτες η οποία συνδέεται μέσω dc διασύνδεσης με το δίκτυο. Τη dc διασύνδεση τη δημιουργεί ένας dc πυκνωτής και από την πλευρά της μηχανής υπάρχει ένας ac/dc πλήρως ελεγχόμενος ανορθωτής ισχύος ενώ από την πλευρά του δικτύου βρίσκεται ένας dc/ac πλήρως ελεγχόμενος αντιστροφέας ισχύος. Σκοπός της εργασίας είναι αρχικά να μελετήσουμε θεωρητικά το συνολικό σύστημα της ανεμογεννήτριας χρησιμοποιώντας το μετασχηματισμό Park για τη μοντελοποίηση του στο d-q πλαίσιο αναφοράς. Στη συνέχεια προχωρούμε στον υπολογισμό των εξισώσεων στο χώρο κατάστασης και τελικά προτείνουμε ένα σύστημα ελέγχου το οποίο βασίζεται στους PI ελεγκτές. Τέλος, προσομοιώνουμε το παραπάνω σύστημα με τη βοήθεια της εφαρμογής Simulink του λογισμικού MATLAB και μελετώντας τα αποτελέσματα, εξάγουμε τα ανάλογα συμπεράσματα. / This thesis deals with the study of a wind turbine device with a permanent magnet synchronous machine which is connected with the grid side via a dc interconnection. The dc link is created by a dc capacitor and on the machine side there is an ac / dc power converter while on the grid side there is a dc / ac power converter, both of which are totally controlled. Aim of this thesis is to study the complete wind turbine system in the d-q rotating vertical axes system through the Park transformation. Then we calculate the state space equations and propose a control system based on PI controllers. Finally, we simulate the complete system with the MATLAB Simulink and having studied the results, we draw conclusions.

Οι συνεχώς αυξανόμενες ενεργειακές απαιτήσεις της σύγχρονης κοινωνίας σε συνδυασμό με τις ραγδαίες κλιματικές αλλαγές μας οδηγούν στην ανάγκη παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με όσο το δυνατό πιο οικονομικό και φιλικό προς το περιβάλλον τρόπο. Έτσι, οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας αποκτούν ολοένα και μεγαλύτερο μερίδιο στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, αλλάζοντας συνεχώς τον παγκόσμιο ενεργειακό χάρτη. Τα αιολικά συστήματα, τα οποία αξιοποιούν την κινητική ενέργεια του ανέμου, είναι ένα είδος ΑΠΕ. Στην παρούσα εργασία μελετάμε ένα αιολικό σύστημα, το οποίο αποτελείται από μία ανεμογεννήτρια μεταβλητών στροφών που χρησιμοποιεί μία σύγχρονη μηχανή μόνιμου μαγνήτη, έναν μετατροπέα πηγής τάσης, ένα R-L φίλτρο στην πλευρά του δικτύου και μία γραμμή μεταφοράς μικρού μήκους. Η αυξημένη αξιοπιστία και απόδοση της ΣΜΜΜ την καθιστούν ιδιαίτερα ελκυστική λύση για τα αιολικά συστήματα. Στην εργασία αυτή προσομοιώνουμε σε περιβάλλον Matlab/Simulink το σύστημα που περιγράψαμε παραπάνω. Εφαρμόζοντας τις κατάλληλες τεχνικές ελέγχου από την πλευρά της μηχανής προσπαθούμε να πετύχουμε μέγιστη απομάστευση ισχύος από τον άνεμο, ενώ στην πλευρά του δικτύου προσπαθούμε μέσω άμεσου ελέγχου ροής ισχύος να πετύχουμε μοναδιαίο συντελεστή ισχύος με ταυτόχρονη ρύθμιση της τάσης της dc διασύνδεσης. Στη συνέχεια, μέσω ενός πρόσθετου ελέγχου προσπαθούμε να κρατήσουμε την τάση στην έξοδο του φίλτρου σταθερή, κατά τη διάρκεια πτώσης της τάσης του δικτύου. Τέλος, παραθέτουμε τα αποτελέσματα της προσομοίωσης μαζί με έναν σύντομο σχολιασμό και τα συμπεράσματα. / The continuously increasing energy requirements of modern society combined with the rapid climate changes lead us to the need to produce electrical energy in a more economic and environmentally friendly way. Thus, the Renewable Energy Sources gain an increasing share of electrical energy production, constantly changing the global energy map. Wind power systems, which utilize the kinetic energy of the wind, are a kind of RES. In this thesis we study a wind power system, which comprises a variable speed wind turbine, which uses a permanent magnet synchronous machine, a voltage source converter, an R-L filter in the grid side and a short transmission line. The increased reliability and performance of PMSG make it particularly attractive solution for wind power systems. In this thesis we simulate in Matlab/Simulink environment the system described above. Applying appropriate control techniques on the machine side we try to achieve maximum power harvesting from the wind, while on the grid side we try through direct power flow control to achieve unit power factor with simultaneous control of the dc link voltage. Then, using an additional control we try to keep constant the voltage at the end of the R-L filter during a grid voltage drop. Finally, we present the simulation results along with a brief commentary and the conclusions.

Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάλυση και η επεξεργασία δεδομένων από αιολικό πάρκο εγκατεστημένης ισχύος 38 MW, η σύγκρισή τους με τις θεωρητικά αναμενόμενες τιμές και η εξαγωγή συμπερασμάτων σχετικά με τη λειτουργία του αιολικού πάρκου. Για να επιτευχθεί ο στόχος της εργασίας αρχικά γίνεται μία γνωριμία με το σύνολο των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και τονίζεται η σημαντικότητά τους και ο σπουδαίος ρόλος που επιτελούν στη σημερινή ενεργειακή κρίση. Ύστερα η εργασία εστιάζει στην αιολική ενέργεια, σαν έναν από τους κύριους εκφραστές των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και παρουσιάζει τους λόγους και τους τρόπους αξιοποίησής της. Ακολουθεί η αναλυτική περιγραφή των χαρακτηριστικών της ανεμογεννήτριας, η οποία είναι το βασικό εργαλείο για τη διαδικασία μετατροπής της αιολικής ενέργειας σε ηλεκτρική. Στη συνέχεια παρουσιάζεται η ανάλυση ενός συστήματος ανεμογεννητριών, γνωστό και ως αιολικό πάρκο, η ύπαρξη του οποίου οφείλεται στην ανάγκη μέγιστης απορρόφησης της αιολικής ενέργειας. Αφού περιγραφούν όλες οι απαραίτητες έννοιες για την κατανόηση της λειτουργίας του αιολικού πάρκου, σειρά έχει η αναλυτική περιγραφή της διαδικασίας μελέτης, κατασκευής και διασύνδεσής του στο δίκτυο, χρησιμοποιώντας ως υπόδειγμα πραγματικές μελέτες και σχέδια από την κατασκευή ενός εγκατεστημένου αιολικού πάρκου. Από το αιολικό πάρκο που χρησιμοποιήθηκε ως υπόδειγμα, συγκεντρώθηκαν διάφορα δεδομένα λειτουργίας, όπως η παραγόμενη ισχύς, η ταχύτητα και η διεύθυνση του ανέμου, κ.ά. Τα δεδομένα αυτά αναλύθηκαν και επεξεργάστηκαν και τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στη συνέχεια. / The subject of this thesis is to analyze and process the data extracted from a wind farm, with installed capacity of 38 MW, then compare them to the theoretical estimated values and finally draw conclusions about the operation of the wind farm. In order to reach the goal of the thesis, initially, all the renewable energy sources are introduced and their significance and the important role they play in today's energy crisis are highlighted. Then the paper focuses on wind power, being one of the most frequently exploited renewable energy source and presents both the advantages and disadvantages and the ways of exploitation. Following the aforementioned is a detailed description of the characteristics of the wind turbine, which is the main equipment for the conversion of wind energy into electricity. The necessity of power nowadays has forced us to find ways for best absorption of wind energy. A wind farm allows us to get the maximum out of the wind potential of an area therefore what follows is the analysis of the main components of a wind farm. After describing all the necessary concepts for understanding the operation of the wind farm, a detailed description of the design process, construction and interconnection with the grid is presented. The description is made by using studies and drawings of an actual construction project of an installed wind farm. From the wind farm that was used as a template, were gathered various operating data such as power output, air speed and direction, etc. These data have been analyzed and processed, and the results are projected in the last two chapters of this thesis.

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η προσομοίωση και κατακευή ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχύος για τη σύνδεση με το ηλεκτρικό δίκτυο του υβριδικού συστήματος της ανεμογεννήτριας και των φωτοβολταϊκών πλαισίων που είναι εγκατεστημένα στο εργαστηρίο Ε.Η.Μ.Ε. / This study is about simulation and constraction of a grid connected converter which connects a photovoltaic panel and a wind turbine into the electric grid.