Η Θεωρία Διαστάσεων είναι από τους παλαιότερους κλάδους της Γενικής Τοπολογίας και μελετά, εκτός των άλλων, τη μικρή επαγωγική διάσταση ind, τη μεγάλη διάσταση Ind και την επονομαζόμενη διάσταση της κάλυψης dim. Οι πρώτοι που έδωσαν αποτελέσματα στη θεωρία διαστάσεων είναι οι Poincare, Brouwer και Lebesgue. Κατά την κατασκευή από τον Ρeano, μιας συνεχούς απεικόνισης από ένα τμήμα επί ενός τετραγώνου, προέκυψε το πρόβλημα: «το κατά πόσον ένα τμήμα και ένα τετράγωνο είναι ομοιόμορφα» και γενικότερα «εάν ο n- κύβος I^n είναι ομοιόμορφος με τον m-κύβο I^m για n διφορετικό του m». Το πρόβλημα αυτό λύθηκε από τον Brouwer [1911] αποδεικνύοντας ότι αν n διαφορετικό του m τότε οι I^n και I^m δεν είναι ομοιόμορφοι. Οι Urysohn [1922, 1925, 1926] και Menger [1923,1924] απέδειξαν με τις εργασίες τους, ότι η θεωρία διαστάσεων είναι μία ανεξάρτητη περιοχή της Γενικής Τοπολογίας. Αυτοί ανέπτυξαν και διατύπωσαν ανεξάρτητα τη θεωρία της μικρής επαγωγικής διάστασης ind για την κλάση των συμπαγών μετρικών χώρων. Αυτή η θεωρία αργότερα επεκτάθηκε για την κλάση των διαχωρίσιμων μετρικών χώρων από τους Tumarkin [1925, 1926] και Hurewicz [1927]. Σήμερα, οι διαστάσεις ορίζονται για οποιονδήποτε τοπολογικό χώρο. Σημειώνουμε ότι, στην κλάση των διαχωρίσιμων μετρικών χώρων, οι τρείς διαστάσεις συμπίπτουν. Δηλαδή: ind(X)=Ind(X)=dim(X), όπου X διαχωρίσιμος μετρικός χώρος. Σε μεγαλύτερη κλάση τοπολογικών χώρων αυτό δεν ισχύει, δηλαδή οι τρείς διαστάσεις διαφέρουν. Στην κλάση των μετρικών χώρων οι διαστάσεις Ind και dim συμπίπτουν. Δηλαδή, αν X μετρικός χώρος: Ind(X)=dim(X). Στην εργασία αυτή δίνουμε τον ορισμό της διάστασης κάλυψης dim, ισοδύναμες εκφράσεις των ορισμών των διαστάσεων και θεωρήματα υποχώρου – αθροίσματος και γινομένου, που αφορούν τη διάσταση αυτή. / The theory of Dimensions is one of the oldest branch of General Topology and studies, among the other, the small inductive dimension ind, the large inductive dimension Ind and the covering dimension dim. Poincare, Brouwer and Lebesgue were the first who gave results in the theory of dimensions. Peano, trying to make a continuous function from a line segment on a square, became the problem: “if a line segment and a square must be uniform” and more generally “if the n- cube I^n can be uniform with the m-cube I^m for n different of m”. Brouwer [1911] gave an answer to this problem by proving that if n different of m then I^n and I^m can not be uniform. Urysohn [1922, 1925, 1926] and Menger [1923,1924] proved that the theory of dimensions is a independent region of General Topology. These developed and formulated independent the theory of the small inductive dimension ind for the class of compact metric spaces. Later, Tumarkin [1925, 1926] and Hurewicz [1927], extended this theory for the class of separable metric spaces. Today, the dimensions are fixed for any topological space. We mention that the three dimensions coincide, in the class of separable metric spaces, that is: ind(X) =Ind (X) =dim (X), where X is a separable metric space. In a bigger class of topological spaces this is not true, that is the three dimensions are different. In the class of metric spaces the dimensions Ind and dim coincide. That is, if X is a metric space then: Ind (X) =dim (X). In this work we give the definition of covering dimension dim, equivalence expressions of the definition of dimensions and also theorems of subspace, addition and product theorems that concern the covering dimension dim.

Ένα από τα σύγχρονα προβλήματα που απασχολούν του την κοινωνία είναι το ενεργειακό πρόβλημα, απόρροια της σταδιακής εξάντλησης των συμβατικών πηγών ενέργειας. Μία ιδιαίτερα ελκυστική λύση, αποτελεί η αξιοποίηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και ειδικά του ανέμου που παρέχει την αιολική ενέργεια. Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως θέμα τον έλεγχο ανεμογεννήτριας επαγωγικής μηχανής βραχυκυκλωμένου κλωβού(SCIG) με χρήση ασαφούς λογικής. Ο έλεγχος με ασαφή λογική είναι ταχέως αναπτυσσόμενος καθώς πλησιάζει πολύ στην ανθρώπινη λογική. Βασιστήκαμε πάνω σε ένα ήδη υπάρχον μοντέλο μη-γραμμικού ελέγχου για αυτό το είδος ανεμογεννήτριας και το μετατρέψαμε κατάλληλα για την σταδιακή εφαρμογή της ασαφούς λογικής. Το σύστημα προσομοιώθηκε με τη βοήθεια της εφαρμογής Simulink του λογισμικού Matlab. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται μέσω διαγραμμάτων και εξάγονται τα ανάλογα συμπεράσματα. / One of the current issues that concern the society is the energy problem of the gradual depletion of conventional energy sources. A particularly attractive solution is the exploitation of renewable energy sources, especially wind providing the wind. This thesis will deal with controlling wind turbine induction motor squirrel cage (SCIG) using fuzzy logic. The control with fuzzy logic is rapidly growing as it approaches the human sense. We relied on an existing model of nonlinear control for this type turbine and turned it suitable for the application of fuzzy logic. The system was simulated with the help of application Simulink software Matlab. The results are presented through diagrams and the relative conclusions are extracted.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται μια νέα προσέγγιση της επαγωγικής μηχανής δακτυλιοφόρου δρομέα που χρησιμοποιείται σε συστήματα ανεμογεννητριών. Αρχικά γίνεται μια σύντομη παρουσίαση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και ειδικότερα της αιολικής ενέργειας. Παρουσιάζονται τα είδη των ανεμογεννητριών και τα συστήματα κινητήρων που χρησιμοποιούνται σε αυτές και ακολουθεί η ταξινόμηση, η ανάλυση και ο διανυσματικός έλεγχος του μετατροπέα προς την πλευρά του δικτύου και προς την πλευρά του δρομέα της επαγωγικής γεννήτριας διπλής τροφοδοσίας (DFIG). Τέλος μελετάται μια εναλλακτική προσέγγιση της επαγωγικής μηχανής ελεγχόμενου δρομέα και στάτη από τριφασικό μετατροπέα και ακολουθεί η προσομοίωση των εξισώσεων του συστήματος με τη βοήθεια του Matlab. / This thesis presents a new approach of the wound rotor induction machine used in wind turbine systems. First we make a brief presentation of renewable energies and especially of the wind energy. We present the kinds of wind turbines and engine systems used in them, followed by classification, analysis and vector control of the inverter on the side of the grid and to the side of the rotor of double fed induction generator (DFIG). Finally, we study an alternative approach of the induction machine controlled by rotor and stator of a three-phase converter, followed by the simulation of the equations of the system with the help of Matlab.

Η κατασκευή του Peano το 1890 μιας συνεχούς απεικόνισης από ένα τμήμα επί ενός τετραγώνου έδωσε αφορμή για το πρόβλημα εάν ένα τμήμα και ένα τετράγωνο είναι ομοιόμορφα, και γενικότερα εάν ο $n$-κύβος $I^{n}$ είναι ομοιόμορφος με τον $m$-κύβο $I^{m}$ για $n\neq m$. Το πρόβλημα αυτό λύθηκε από τον Brouwer το 1911 και η μελέτη αυτού του προβλήματος οδήγησε στον ορισμό των διαστάσεων ${\rm ind}$, ${\rm Ind}$ και ${\rm dim}$ και γενικότερα στη γένεση και ανάπτυξη της Θεωρίας Διαστάσεων. Στη διατριβή αυτή ορίζονται διαστάσεις-συναρτήσεις του τύπου ${\rm ind}$, ${\rm Ind}$ και ${\rm dim}$ και αποδεικνύονται βασικές ιδιότητες της Θεωρίας Διαστάσεων (θεωρήματα υποχώρου, αθροίσματος και γινομένου) για τις συναρτήσεις αυτές. Με τη βοήθεια των συναρτήσεων αυτών ορίζονται νέες κλάσεις τοπολογικών χώρων και μελετάται για τις κλάσεις αυτές το πρόβλημα της καθολικότητας, δηλαδή της ύπαρξης ή μη καθολικών χώρων για τις κλάσεις αυτές. Ένας τοπολογικός χώρος $T$ καλείται καθολικός για μια κλάση ${\rm I\!P}$ τοπολογικών χώρων, όταν ο $T$ ανήκει στην κλάση ${\rm I\!P}$ και κάθε τοπολογικός χώρος που ανήκει στην κλάση ${\rm I\!P}$ περιέχεται τοπολογικά στο χώρο $T$. Για την ύπαρξη καθολικών στοιχείων στις κλάσεις αυτές χρησιμοποιείται η μέθοδος κατασκευής Περιεκτικών Χώρων του βιβλίου: S.D. Iliadis, Universal spaces and mappings, North-Holland Mathematics Studies, 198. Elsevier Science B.V., Amsterdam, 2005. xvi+559 pp. / Peano' s construction in 1890 of a continuous map of a segment onto a square gave rise to the problem of whether a segment and a square are homeomorphic and generally whether the cubes $I^{n}$ and $I^{m}$ are homeomorhic for $n\neq m$. This problem was solved by Brouwer in 1911 and the investigation of this problem leads to the definitions of ${\rm ind}$, ${\rm Ind}$, and ${\rm dim}$ and generally to the beginning of Dimension Theory. In this thesis we define new dimension-like functions of the type ${\rm ind}$, ${\rm Ind}$ and ${\rm dim}$ and we give basic properties of Dimension Theory (subspace theorems, sum theorems, product theorems) for these dimension-like functions. Using the introduced dimension-like functions, new classes of spaces are defined and the investigation of the universality problem for these classes is given, that is whether there exists universal space in these classes. A space $T$ is said to be universal in a class ${\rm I\!P}$ of spaces if $T\in{\rm I\!P}$ and for every $X\in{\rm I\!P}$ there exists an embedding of $X$ into $T$. For the existence of universal elements in these classes is used the construction of Containing Spaces given in book: S.D. Iliadis, Universal spaces and mappings, North-Holland Mathematics Studies, 198. Elsevier Science B.V., Amsterdam, 2005. xvi+559 pp.

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η διερεύνηση λειτουργίας και ελέγχου ανεμογεννήτριας σταθερών στροφών, που αποτελείται από επαγωγική γεννήτρια βραχυκυκλωμένου κλωβού (SCIG) συνδεδεμένη στο δίκτυο με στατικό αντισταθμιστή (STATCOM). Η διάταξη περιλαμβάνει εκτός από την ανεμογεννήτρια και τον STATCOM, μια συστοιχία πυκνωτών (με αντιστάσεις συνδεδεμένες παράλληλα) σε συνδεσμολογία αστέρα πάνω στον κοινό κόμβο διασύνδεσης της ανεμογεννήτριας και του STATCOM, φίλτρο τύπου R-L στην έξοδο του STATCOM και ισοδύναμη αναπαράσταση της ωμικο-επαγωγικής γραμμής μεταφοράς του δικτύου και της τάσης του. Η ανάλυση του μοντέλου γίνεται μεταφέροντας τις εξισώσεις στο σύστημα των d-q αξόνων με χρήση του μετασχηματισμού Park. Στη συνέχεια γίνεται υλοποίηση του μοντέλου στο πρόγραμμα Simulink και πραγματοποιούνται προσομοιώσεις. / The purpose of this thesis is to investigate the use of a static synchronous compensator (STATCOM) to mitigate the voltage fluctuations and improve power quality of a wind turbine with squirrel cage induction generator (SCIG). The simulated system contains a wind turbine with a fixed-speed SCIG connected at the same point with a STATCOM (including an R-L filter), a capacitor bank (with a resistive load) connected in star and the transmission line for grid connection. System’s equations are transformed into the d-q synchronous reference frame using Park’s trans-formation and the complete model is presented in its state-space form. Finally, the system is simulated in Matlab/Simulink and the responses are presented.

Αντικείμενο αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και προσομοίωση της λειτουργίας μιας ανεμογεννήτριας μεταβλητών στροφών, η οποία οδηγεί μια ασύγχρονη γεννήτρια διπλής τροφοδότησης, με τη βοήθεια του προγράμματος PSCAD/EMTDC. Γίνεται επίσης μελέτη της λειτουργίας αυτής της ανεμογεννήτριας κατά τη διάρκεια βυθίσεων της τάσης του δικτύου, καθώς και μελέτη της δυνατότητας παραμονής της μηχανής σε λειτουργία κατά τη διάρκεια αυτών των σφαλμάτων. Πιο αναλυτικά, στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και ειδικότερα στην αιολική ενέργεια και στο σημαντικό ποσοστό ηλεκτρικής ενέργειας, που καλούνται να συνεισφέρουν στο σύνολο του ενεργειακού μείγματος κάθε χώρας, στο μέλλον. Γίνεται αναφορά στο κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με χρήση αιολικής ενέργειας και στη συνέχεια το κόστος αυτό συγκρίνεται με το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από συμβατικούς σταθμούς. Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται μία γενική παρουσίαση των αιολικών συστημάτων. Περιγράφονται τα δομικά στοιχεία μιας ανεμογεννήτριας και η αεροδυναμική μετατροπή της κινητικής ενέργειας του ανέμου σε ηλεκτρική. Παρουσιάζονται διάφορες τοπολογίες ανεμογεννητριών που χρησιμοποιούνται σήμερα και στη συνέχεια δίνεται το μαθηματικό μοντέλο της γεννήτριας επαγωγής διπλής τροφοδότησης και οι μετασχηματισμοί σε στρεφόμενα πλαίσια αναφοράς. Κατόπιν γίνεται μελέτη του μετατροπέα πηγής τάσης και αναφέρονται τεχνικές διαμόρφωσης για την παραγωγή των επιθυμητών κυματομορφών. Τέλος, γίνεται σχεδιασμός ενός LCL φίλτρου καταστολής των αρμονικών συνιστωσών των ρευμάτων που εγχύει ο μετατροπέας στο δίκτυο. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται ο διανυσματικός έλεγχος και γίνεται εφαρμογή του στον έλεγχο του μετατροπέα προς την πλευρά του δρομέα και στον έλεγχο του μετατροπέα προς την πλευρά του δικτύου. Παρουσιάζεται η γενική στρατηγική ελέγχου της ανεμογεννήτριας με χρήση του ελέγχου βήματος πτερυγίου για τον περιορισμό της παραγώμενης ισχύος στις υψηλές ταχύτητες ανέμου. Όταν η ταχύτητα του ανέμου είναι μικρότερη της ονομαστικής, τότε η ταχύτητα της μηχανής και η παραγώμενη ισχύς ακολουθούν την χαρακτηριστική ισχύος – ταχύτητας, που εξασφαλίζει βέλτιστη λειτουργία. Γίνεται προσομοίωση της λειτουργίας της ανεμογεννήτριας και εκτίμηση της απόκρισης σε βηματικές αλλαγές της ταχύτητας του ανέμου. Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται μελέτη παραμονής της ανεμογεννήτριας σε λειτουργία, κατά τη διάρκεια βύθισης της τάσης του δικτύου και ανάλυση μεθόδων υλοποίησης αυτού του στόχου. Με την ανίχνευση του σφάλματος ο δρομέας βραχυκυκλώνεται και ο μετατροπέας προς την πλευρά του δρομέα αποσυνδέεται, ενώ οι διακόπτες του αποκόπτονται για να προστατευθούν από το υψηλό ρεύμα του δρομέα. Μόλις το ρεύμα του δρομέα πέσει και πάλι κάτω από την ανώτατη επιτρεπτή τιμή, ο μετατροπέας συνδέεται και πάλι με τον δρομέα για να ανακτήσει τον έλεγχο της παραγώμενης από τον στάτη ενεργού και αέργου ισχύος. Αμέσως παράγεται άεργος ισχύς για την στήριξη της τάσης του δικτύου, ενώ μειώνεται η παραγωγή ενεργού ισχύος, έτσι ώστε το συνολικό ρεύμα του δρομέα να παραμείνει μέσα στα επιτρεπτά όρια. Με την αποκατάσταση της τάσης του δικτύου, η παραγώμενη ενεργός και άεργος ισχύς παίρνουν σταδιακά τις τιμές που είχαν πριν την εκδήλωση του σφάλματος. / -

Στις μέρες μας οι συνεχώς αυξανόμενες ενεργειακές ανάγκες, καθώς και η απαίτηση των κοινωνιών για ένα πιο καθαρό περιβάλλον, έχουν κάνει τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας όλο και πιο ελκυστικές ως προς την εκμετάλλευση τους. Η αξιοποίηση της αιολικής ενέργειας στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας κερδίζει όλο και περισσότερο έδαφος. Η τεχνολογία των αιολικών συστημάτων αναπτύσσεται συνεχώς ,με αποτέλεσμα να υπάρχουν διάφορες κατηγορίες αυτών, ανάλογα με τη χρήση για την οποία προορίζονται. Στην παρούσα διπλωματική μου εργασία, μελετάται ένα αιολικό σύστημα μεταβλητών στροφών που χρησιμοποιεί μία παραλλαγή της επαγωγικής μηχανής Διπλής Τροφοδοσίας. Η διαφοροποίηση του έγκειται στον επιπλέον dc/ac μετατροπέα που χρησιμοποιείται, προκειμένου να ελέγξουμε την τάση που μπορεί να δει ο στάτης. Μ΄ αυτό τον τρόπο, το αιολικό σύστημα μιας γεννήτριας διπλής τροφοδοσίας γίνεται ακόμα πιο αξιόπιστο, συνεχίζοντας την παραγωγή ισχύος και παραμένοντας συνδεδεμένο με το δίκτυο σε περίπτωση σφάλματος στην πλευρά του δικτύου. Στη μελέτη αυτή, αφού εξαγάγαμε το μαθηματικό μοντέλο του συστήματος και το προσομοιώσαμε σε περιβάλλον Matlab - Simulink, δοκιμάσαμε το σύστημα σε συνθήκες ύπαρξης σφάλματος στο δίκτυο. Στο σύστημα εφαρμόστηκαν κλασικές τεχνικές ελέγχου,με στόχο τη διατήρηση της μέγιστης απομάστευσης ισχύος από το σύστημα, την αύξηση της αντοχής του σε σφάλματα από την πλευρά του δικτύου, καθώς και τη μη αποσύνδεση του συστήματος από το δίκτυο σε μία τέτοια περίπτωση. Τέλος, συγκρίναμε τη συμπεριφορά αυτού του συστήματος με τη συμπεριφορά ενός κλασικού αιολικού συστήματος με επαγωγική γεννήτρια Διπλής Τροφοδοσίας και παραθέσαμε τις διαφορές. / The increasingly energy demands in our days and also the modern societies demand for a greener environment, have made the electrical energy production from renewable energy sources more attractive. The use of wind energy in the electrical energy production is having more and more fervent supporters. The technology and the types of the wind systems varies, depending on the use and the environmental conditions. In my diploma thesis I designed, we will study a variation of a wind system with a variable speed operation with a Doubly Fed Induction Generator. In this system we also use a dc/ac converter in order to control the voltage which the stator can “see”. Using this converter the wind system with a DFIG is more reliable and remains connected to the ac grid, maintaining the maximum power production, in case of a fault on grid side. In this thesis, after we made the mathematical model with a great accuracy and simulated using Matlab - Simulink, we tested it under conditions of different voltage sags from the side of the grid. In order to control the system and maintaining the power production power at the maximum level, we used classic control methods, and as a result, we achieved to keep the maximum level of power production and to keep the wind system connected to the grid in a scenario of a grid side fault. Finally, we compared the behavior of the system we designed with the wind system with the classic DFIG and we presented the differences.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία υλοποιείται η δημιουργία ενός user-friendly περιβάλλοντος μέσω του λογισμικού SIMULINK του MATLAB με τη βοήθεια του οποίου είναι δυνατή η αναπαράσταση τόσο των μοντέλων μίας ανεμογεννήτριας διπλής τροφοδοσίας (doubly-fed induction generator) όσο και των υπόλοιπων συνιστωσών του συστήματος. Ο χρήστης μπορεί ανά πάσα στιγμή να επεμβαίνει στα στοιχεία και της παραμέτρους μίας ανεμογεννήτριας διπλής τροφοδοσίας, να θέτει τις δικές του τιμές, και να ελέγχει τη συμπεριφορά και τις αποκρίσεις της. Αναλυτικότερα, στο πρώτο κεφάλαιο πραγματοποιείται μια επισκόπηση της χρήσης των αιολικών συστημάτων και των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας γενικότερα σε Ελλάδα και Ευρώπη, καθώς και κάποια οικονομικά στοιχεία που προκύπτουν. Παρουσιάζονται επιπλέον οι νέες κατευθύνσεις και το μέλλον της αιολικής ενέργειας. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα βασικά δομικά εξαρτήματα μιας ανεμογεννήτριας, αναλύεται η έννοια της αεροδυναμικής μετατροπής όπως και οι κύριες μέθοδοι αεροδυναμικού ελέγχου που εφαρμόζονται. Εν συνεχεία αναφέρονται οι πιο διαδεδομένοι τύποι ανεμογεννητριών με τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα τους, καθώς και οι πιο συνήθεις παραλλαγές της ανεμογεννήτριας διπλής τροφοδοσίας όπου και θα εξετάσουμε διεξοδικά στην παρούσα εργασία. Στο τρίτο κεφάλαιο εξάγεται αναλυτικά η δυναμικές εξισώσεις μιας επαγωγικής μηχανής, καθώς και ο διανυσματικός έλεγχος της. Στο τέταρτο κεφάλαιο, παρουσιάζεται το μοντέλο που περιγράφει μια ανεμογεννήτρια διπλής τροφοδοσίας, γίνεται εξαγωγή των εξισώσεων λειτουργίας της από το ηλεκτρικό ισοδύναμο της και παρατίθεται η θεωρία του διανυσματικού ελέγχου της μηχανής στη μόνιμη κατάσταση της. Στο πέμπτο και τελευταίο κεφάλαιο, παρουσιάζεται βήμα προς βήμα η δημιουργία ενός φιλικού στον χρήστη περιβάλλοντος -που δημιουργήθηκε σε SIMULINK περιβάλλον- για τη διαχείριση μίας DFIG, και γίνεται σχολιασμός γραφικών παραστάσεων και αποκρίσεων της μηχανής τόσο στη μόνιμη λειτουργία της, όσο και σε πιο ακραίες συνθήκες λειτουργίας. Στα παραρτήματα Α και Β δίνεται το ευρετήριο των συμβόλων και των παραμέτρων που χρησιμοποιούνται στην ανάλυση της DIFG που εμπεριέχονται στα υποσυστήματα της γεννήτριας, του μετατροπέα και των ελεγκτών. / -

Στην παρούσα διπλωματική εργασία αναζητείται ένας αυτόματος τρόπος ελέγχου, του επιπέδου της εκπεμπόμενης ισχύος προς το εσωτερικό του ανθρωπίνου σώματος. Εκεί μέσα βρίσκεται κάποιο ενεργό ιατροτεχνολογικό εμφύτευμα. Αυτό το εμφύτευμα στην περίπτωση της εργασίας αυτής, ήταν μία κάψουλα που καταγράφει με φωτογραφίες το γαστρεντερικό σύστημα καθώς οι περισταλτικές κινήσεις του εντέρου προωθούν την κάψουλα προς την έξοδο. Οι φωτογραφίες μεταδίδονται προς καταγραφικό που βρίσκεται έξω από το σώμα με ασύρματο τρόπο. Όπως καταλαβαίνουμε η κάψουλα αυτή αλλά και οποιοδήποτε άλλο ενεργό ιατροτεχνολογικό εμφύτευμα έχει ενεργειακές ανάγκες για την απρόσκοπτη λειτουργία του. Αυτές οι ανάγκες καλύπτονται με ασύρματη μετάδοση ενέργειας. Οι καινοτομίες που υπάρχουν σ’ αυτήν την εργασία είναι οι εξής: 1. Όσον αφορά το εξωτερικό τροφοδοτικό χρησιμοποιήθηκε ένας αντιστροφέας συντονισμού κλάσης D 2. Το πιο καινοτόμο στοιχείο είναι η δημιουργία κλειστού βρόχου ελέγχου μεταξύ του εξωτερικού τροφοδοτικού και του εμφυτεύματος ώστε αυτό να λαμβάνει την ποσότητα της ενέργειας που χρειάζεται κάθε στιγμή. 3. Επίσης σημαντικό είναι ότι η μετάδοση πληροφορίας από το εμφύτευμα προς τα έξω δεν γίνεται με μία ξεχωριστή συχνότητα αλλά χρησιμοποιώντας αρχές παθητικής τηλεμετρίας. Η εργασία αυτή πέρα από την θεωρητική προσέγγιση υλοποιήθηκε και πρακτικά σε εργαστήρια του πανεπιστημίου KUL (ESAT MICAS) στο Βέλγιο. Ο Βρόγχος ελέγχου λειτούργησε και πολλά συμπεράσματα εξάχθηκαν για περεταίρω βελτιώσεις. Η δομή του παρόντος πονήματος είναι ως εξής: Μετά την αρχική εισαγωγή το δεύτερο κεφάλαιο μας δίνει ένα θεωρητικό υπόβαθρο για την ασύρματη μετάδοση ενέργειας. Στη συνέχεια τα διάφορα μέρη των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων που αναπτύχθηκαν αναλύονται διεξοδικά στα επόμενα κεφάλαια. Τέλος καταγράφονται τα συμπεράσματα και προτείνονται πιθανές βελτιώσεις για το μέλλον. / In this diploma thesis a way to have an automated control of the transmitted power level into the human body is sought. Inside the body there is an active medical implant. This implant in the case of this project is a swallowable capsule-camera that captures images along the GI tract as the peristaltic propulusion of the bowel push the capsule towards the exit. The photos are transmitted wirelessly to a special recording device that is located out of the body. It is obvious that not only this capsule but any other active medical implant needs energy to operate uninterrupted. This necessary energy is given through inductive power transmission. Innovations in this project are these: 1. The power supply outside the body is realized with Class-D resonant inverter topology. 2. The most innovative is the effectuation of closed control loop between the outer power supply and the implant in order to be received from the implant the exact amount of power that is needed every instant. 3. Also significant is that the transmission of data from the implant to the controlled power supply is not be done with a different carrier but using passive telemetry principles. Beyond the theoretic approximation that was made for this project, it was also realized in KUL university laboratories (ESAT MICAS) in Belgium. The closed control loop functioned properly and conclusions for further development are inferred. The structure of this diploma thesis is as follows: After the starting introduction the theoretic background for wireless inductive power transmission is given in chapter 2. Following, the different parts of the electronic circuits that were developed are analyzed comprehensively in next chapters. Finally conclusions are registered and future improvements are proposed.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την ανάλυση και σχεδίαση απευθείας ελέγχου πραγματικής και άεργου ισχύος σε αιολικό σύστημα με επαγωγική γεννήτρια διπλής τροφοδοσίας (Doubly-Fed Induction Generator, DFIG). Κύριος σκοπός της εργασίας είναι η εξαγωγή ενός κατάλληλου δυναμικού μοντέλου του συστήματος, το οποίο περιέχει ως καταστάσεις τις ισχείς. Επιπλέον, μέσω του διανυσματικού ελέγχου με προσανατολισμό στην τάση του δικτύου (Voltage-Oriented Control, VOC) επιτυγχάνεται ο απευθείας έλεγχος των ισχύων χρησιμοποιώντας αναλογικό-ολοκληρωτικούς (Proportional-Integral, PI) ελεγκτές, επιβάλλοντας με αυτόν τον τρόπο την επιθυμητή μεταβατική συμπεριφορά. Τελικά, η ανάλυση και η συμπεριφορά του αιολικού συστήματος επιβεβαιώνεται με τα αποτελέσματα της εξομοίωσης σε περιβάλλον MATLAB/Simulink. Ειδικότερα, στο κεφάλαιο 1 παρουσιάζονται το ενεργειακό πρόβλημα και τα διάφορα είδη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Στο κεφάλαιο 2 αναφέρονται τα συστήματα αιολικής ενέργειας. Πιο συγκεκριμένα, περιγράφονται οι κυριότεροι τύποι ανεμογεννητριών και η δομή της, οι γεννήτριες και οι συσκευές ηλεκτρονικών ισχύος που χρησιμοποιούνται σε ένα αιολικό σύστημα, καθώς και ο μηχανικός έλεγχος ισχύος που μπορεί να εφαρμοστεί. Στη συνέχεια, στο κεφάλαιο 3 πραγματοποιείται η ανάλυση του αιολικού συστήματος με την DFIG όπου εξάγεται με την βοήθεια του μετασχηματισμού Park, το ζητούμενο μαθηματικό μοντέλο. Έπειτα, στο κεφάλαιο 4 αναφέρονται οι μέθοδοι ελέγχου που χρησιμοποιούνται στις ανεμογεννήτριες, εφαρμόζεται ο VOC στο αιολικό σύστημα που μελετάται και σχεδιάζονται οι απαιτούμενοι ελεγκτές PI ώστε να ελεγχθεί η ισχύς μέσω των δύο μετατροπέων ισχύος. Τέλος, στο κεφάλαιο 5 παρουσιάζεται η εξομοίωση του συστήματος και τα αποτελέσματα που προέκυψαν. / This diploma thesis deals with the analysis and design of a direct active and reactive power control system for a Doubly-Fed Induction Generator (DFIG) wind power system. The main purpose of this thesis is to extract a suitable dynamic model of the system that contains as states the active and reactive power. In addition, the direct control of the active and reactive power is achieved through voltage-oriented control (VOC) and the use of PI controllers, imposing the desirable transient behavior. Finally, the analysis and the performance of the wind system are verified through simulation results in MATLAB/Simulink. Specifically, in chapter 1 the energy problem and the different types of renewable energy sources are presented. The second chapter deals with the wind energy systems. In particular, the main types and the structure of wind turbines, the generators, the power electronic devices and the mechanic power control used in a wind power system are presented. Then, in chapter 3 the DFIG wind system is analysed and the required mathematical model is extracted using Park’s transformation. Next, in the fourth chapter the control methods for a wind turbine are presented and, using the VOC in the wind power system studied, the required PI controllers for the two power converters are designed. Finally, in chapter 5 the simulation results are presented and conclusions are drawn.