Η διαρκώς αυξανόμενη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας, στους καιρούς μας, σε συνδυασμό με τη ραγδαία κλιματική αλλαγή, οδηγούν στην ανάγκη αναζήτησης οικονομικών, άφθονων και καθαρών πηγών για την παραγωγή της. Συνεπώς η αιολική ενέργεια κερδίζει έδαφος στις επιλογές των κρατών ανά τον κόσμο. Στην παρούσα διπλωματική θα αναλυθεί μια διάταξη ανεμογεννήτριας, η οποία αποτελείται από μια σύγχρονη μηχανή μόνιμου μαγνήτη (PMSG), έναν μετατροπέα συχνότητας (back-to-back converter) και ένα φίλτρο RL από την πλευρά του δικτύου. Με την επιλογή μας να χρησιμοποιήσουμε σύγχρονη μηχανή μόνιμου μαγνήτη κερδίζουμε σε αποδοτικότητα και αξιοπιστία. Σκοπός την εργασίας αυτής είναι αφενός η μελέτη και η ανάλυση του πλήρους συστήματος στο d-q στρεφόμενο σύστημα καθέτων αξόνων μέσω του μετασχηματισμού Park και αφετέρου η εφαρμογή του κατάλληλου σχεδιασμού ελέγχου, ώστε να επιτευχθεί η μέγιστη απομάστευευση ισχύος από τον άνεμο. Αυτό θα πραγματοποιηθεί λαμβάνοντας υπόψη τους περιορισμούς που θέτουν τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά της γεννήτριας και οι απαιτήσεις του δικτύου. Η προσομοίωση του συνολικού συστήματος θα γίνει στο περιβάλλον του Matlab/Simulink. Μέσω της προσομοίωσης αυτής θα προκύψουν οι αποκρίσεις των βασικών μεγεθών του συστήματος, από τα οποία θα εξαχθούν συμπεράσματα σχετικά με την ποιότητα των επιλογών μας. / The increasing demand for electricity, in our times, combined with the rapid climate change, leads to the need of economical, abundant and clean sources of production. Therefore, wind energy is gaining ground around the world. In this thesis a wind turbine topology will modeled and analyzed. It consists of a permanent magnet synchronous generator (PMSG), a frequency back-to-back converter and an RL filter from the network side. By using a permanent magnet synchronous generator the model becomes efficient and reliable. The initial purpose is studying an analyzing the complete system, using d-q rotating vertical shaft system with Park transformation. Implementation of the appropriate control design will follow, in order to achieve maximum wind power extraction. Constrains, which are posed by the generator contraction characteristics and network requirements, must and will be considered. The simulation of the complete system will take place in Matlab/Simulink computing environment. The responses of the fundamental units will be presented and valuated, in order to extract conclusions regarding the quality of different control methods.

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. / -

H αυξανόμενη ανάγκη για στροφή της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας σε βιώσιμες και ανανεώσιμες πηγές έχει οδηγήσει στη ραγδαία ανάπτυξη της αιολικής ενέργειας και στη διείσδυσή της στην αγορά ενέργειας. Η παρούσα εργασία πραγματεύεται ένα αιολικό σύστημα παραγωγής ενέργειας βασισμένο σε σύγχρονη γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη. Η συγκεκριμένη μηχανή αποτελεί τη νέα τάση στην αγορά εξ’ αιτίας των σημαντικών πλεονεκτημάτων που προσφέρει, ιδίως αυτό της δυνατότητας για απουσία κιβωτίου ταχυτήτων που οδηγεί το σύστημα σε αυξημένη απόδοση. Στην εργασία αυτή, θα γίνει μια παρουσίαση των χαρακτηριστικών των σύγχρονων αιολικών συστημάτων, θα γίνει η μοντελοποίηση της σύγχρονης γεννήτριας μόνιμου μαγνήτη και θα αναλυθεί η λογική του ελέγχου που ακολουθείται και στηρίζεται στο διανυσματικό έλεγχο προσανατολισμού σε πεδίο. Τέλος, θα γίνει η παρουσίαση και ο σχολιασμός των αποτελεσμάτων του μοντέλου, που αναπτύχθηκε σε περιβάλλον Matlab/Simulink, με την παράλληλη εξαγωγή συμπερασμάτων για την απόκρισή του. / The ongoing increase in electric power demand and the need for sustainable and renewable energy has led wind energy into high rates of growth and penetration to the energy markets. This thesis deals with a permanent magnet synchronous generator based wind power system. This type of machine has become a trend for the markets, due to its specific benefits and, especially, for the absence of gearbox that leads the whole system to higher efficiency. In this thesis, we will discuss the characteristics of a modern wind power system, then, the permanent magnet synchronous generator will be modelled, and the field oriented vector control strategy will be analyzed. Finally, we will present and discuss the outcome of the model that was built in the Matlab/Simulink programme, and we will come into certain conclusions about its response.

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.

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.

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.

Η αιολική ενέργεια είναι το κλειδί για να επιτευχθεί ο στόχος της Ε.Ε. για συμμετοχή των Α.Π.Ε. στην παραγωγή ενέργειας σε ποσοστό τουλάχιστον 20% το 2020.Για το λόγο αυτό, αυτή η διπλωματική εργασία έχει σκοπό τη μελέτη των επιπτώσεων του συστήματος αιολικής ενέργειας στο σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας.Η έρευνα επικεντρώνεται στο τμήμα των δυναμικών επιπτώσεων, που αφορά κυρίως στις μεταβολές της αέργου ισχύος και των τάσεων στους ζυγούς του συστήματος λόγω μεταβολών διαφόρων παραμέτρων όπως ο άνεμος, οι γραμμές μεταφοράς και διάφορα είδη σφαλμάτων. / The contribution of renewable sources of energy in percent at least 20% is the energy goal of E.U. in 2020.Thus, wind power is considered to be the key to the achievement of this goal.For this reason, this diploma thesis intendsto study the influences of the wind power system to the electrical power system.The research specifies in the section of the dynamic influences, which mostly includes the variations of the voltage and the reactive powe in the systems buses due to variations of variables such as the wind speed, the transmission lines and different types of fault.

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. / -

Στο πρώτο κεφάλαιο αναφέρονται χαρακτηριστικά της αιολικής ενέργειας. Μελετάται η ισχύς του ανέμου όπου βλέπουμε στοιχεία όπως τον τρόπο που σχηματίζονται οι άνεμοι, και περιγράφονται τα στοιχεία τη ανεμογεννήτριας και τα χαρακτηριστικά της αιολικής απόδοσης. Παρουσιάζονται τέλος, συνοπτικά, μερικά εισαγωγικά στοιχεία για τις κατανεμημένες παραγωγές, για τις κατανεμημένες πηγές ενέργειας και τον τρόπο που διανέμεται η παραγωγή της ενέργειας. Στο δεύτερο κεφάλαιο της διπλωματικής εργασίας γίνεται περιγραφή των φορτίων που υπάρχουν στα ηλεκτρικά κινητήρια συστήματα. Μελετάμε τη δομή αυτών και τα κατηγοριοποιούμε με κριτήριο τη ροπή τους. Στο τρίτο κεφάλαιο μελετάμε το τριφασικό βραχυκύκλωμα και τον τριφασικό διακόπτη. Αναφέρουμε τις παραμέτρους που παίζουν ρόλο στο βραχυκύκλωμα, τον τρόπο που συμπεριφέρεται μία μηχανή σε αυτό και τις συνιστώσες συνεχούς μεταβαλλόμενου ρεύματος. Στο τέταρτο κεφάλαιο περιγράφουμε τον τριφασικό μετασχηματιστή. Μελετάμε τις συνθήκες σύνδεσης αυτών και τον τρόπο που συνδέονται. Στο πέμπτο κεφάλαιο μελετάμε τις ανεμογεννήτριες μεταβλητής ταχύτητας, τον έλεγχο που γίνεται στον ανεμοκινητήρα για την ισχύ , τα κατάλληλα ηλεκτρονικά που χρησιμοποιούμε στις ανεμογεννήτριες, τους μετατροπείς συχνότητας και τα είδη γεννητριών. Αναφέρονται οι συνδεσμολογίες τους και ο τρόπος που ελέγχουμε τάσεις, ενεργό και άεργο ισχύ μέσω συστημάτων αυτομάτου ελέγχου. Στο έκτο κεφάλαιο γίνεται ανάλυση του αιολικού συστήματος μεταβλητών στροφών , όπου βλέπουμε τον μετασχηματισμό Park για τη μετατροπή συστήματος αξόνων, αναλύουμε το μοντέλο της μηχανής σε άλλο πλαίσιο αναφοράς (d – q) και εφαρμόζουμε διανυσματικό έλεγχο. Στο έβδομο κεφάλαιο σχεδιάζουμε το σύστημα που μελετάμε με το πρόγραμμα MATLAB / Simulink, Γίνεται μία αναφορά στους ελέγχους που μελετήθηκαν στο πέμπτο κεφάλαιο, χρησιμοποιώντας τους για την εξομοίωση. Αναλύουμε τον τρόπο που αρχικοποιούμε το σύστημά μας και εξομοιώνουμε το σύστημα με τις ανεμογεννήτριες παραθέτοντας τις απαραίτητες κυματομορφές. / The first chapter indicates characteristics of wind energy. Studied the wind power, where we see how winds are formed, and we describe the elements of wind and the characteristics of wind performance. Presented finally, briefly, a few introductory information on distributed generation for distributed energy sources. In the second chapter, there is a description of the electric motor systems loads. We study their structure and categorize them according to their torque. In the third chapter we study the three-phase fault and three phase switch. We report the parameters that play a role in short and how it behaves a machine on it. The fourth chapter describes the three-phase transformer. We study the association of these conditions and it is connected. In the fifth chapter we study the variable wind speed control, in Wind Turbines, the power, electronics that we use, frequency inverters and types of generators. We specify the connections and the way we control voltages, active and reactive power through control systems. The sixth chapter is an analysis of the variable wind speed system, where we see Park transformation to convert the axis system, we analyze the model of the machine in another frame of reference (d - q) and apply vector control. In the seventh chapter we design the system with the program MATLAB / Simulink, simulating the system. We analyze the way that we do the initialization of our system in order to simulate in several wind speeds, giving the necessary waveforms.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την μελέτη και ανάλυση ενός αιολικού συστήματος με ασύγχρονη μηχανή διπλής τροφοδοσίας. Αρχικά, γίνεται μία εισαγωγή στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, με ιδιαίτερη αναφορά στην αιολική ενέργεια. Κατόπιν, περιγράφονται τα κυριότερα ανεμολογικά χαρακτηριστικά οι διάφοροι τρόποι ταξινόμησης των ανεμογεννητριών που υπάρχουν σήμερα, τα δομικά στοιχεία αυτών, καθώς και οι βασικές τεχνικές ελέγχου που εφαρμόζονται σ’ αυτές. Ακολουθεί η γενική παρουσίαση μίας διπλά τροφοδοτούμενης επαγωγικής γεννήτριας. Προκειμένου να γίνει μελέτη των μεταβατικών καταστάσεων, παρουσιάζεται το δυναμικό μοντέλο και ο διανυσματικός έλεγχος μίας διπλά τροφοδοτούμενης επαγωγικής γεννήτριας διπλής τροφοδοσίας. Τέλος, γίνεται η προσομοίωση ενός αιολικού πάρκου, που περιλαμβάνει ανεμογεννήτριες αυτού του τύπου και μελετώνται τα δεδομένα που προκύπτουν για τυχαίες μεταβολές του ανέμου. / The subject of this thesis is the study and analysis of a variable speed wind turbine equipped with a doubly-fed induction generator (DFIG). At first, an introduction is made of the renewable energy sources, with special mention of the wind energy. Then, there is the description of the different types of wind turbines than exist nowadays, their components and their aerodynamic conversion. A general presentation of a doubly-fed induction generator (DFIG) is made. After that, the dynamic model and the vector control doubly-fed induction generator are presented in order to study various transition phenomena. Finally, the simulation of a wind farm that includes wind turbines of this type, is made and we study the effects of sudden changes of the wind speed.