Dans le domaine du transport de l'électricité, les qualités intrinsèques des réseaux alternatifs s'estompent devant la difficulté imposée par le transport de la puissance réactive lorsque les lignes aériennes ou, plus particulièrement, les câbles souterrains ou sous-marins atteignent des longueurs critiques. Dans le cadre des réflexions visant à exploiter au mieux les énergies renouvelables d'origine éolienne off-shore ou hydrolienne, l'hypothèse de la création d'un réseau électrique à haute tension continue pour acheminer ces énergies jusqu'aux centres de consommation est considérée. Ce travail de thèse est en lien avec le projet européen TWENTIES (Transmission system operation with large penetration of Wind and other renewable Electricity sources in Networks by means of innovative Tools and Integrated Energy Solutions, ref 249812), financé dans le cadre du programme FP7 de la Commission Européenne. Ces travaux traitent de la protection des réseaux à courant continu contre les défauts d'isolement dans les câbles et au niveau des jeux de barre. L'étude se concentre sur des réseaux multi-terminaux bouclés et/ou maillés, et propose d'étudier la faisabilité d'un plan de protection comportant un algorithme principal et un secours en cas de défaillance d'un disjoncteur.

The motivation of this research is to carry out the control and operation of smart inverters and voltage source converters (VSC) for distributed energy resources (DERs) such as photovoltaic (PV), battery, and plug-in hybrid electric vehicles (PHEV). The main contribution of the research includes solving a couple of issues for smart grids by controlling and implementing multifunctions of VSC and smart inverter as well as improving the operational scheme of the microgrid. The work is mainly focused on controlling and operating of smart inverter since it promises a new technology for the future microgrid. Two major applications of the smart inverter will be investigated in this work based on the connection modes: microgrid at grid-tied mode and autonomous mode. \indent In grid-tied connection, the smart inverter and VSC are used to integrate DER such as Photovoltaic (PV) and battery to provide suitable power to the system by controlling the supplied real and reactive power. The role of a smart inverter at autonomous mode includes supplying a sufficient voltage and frequency, mitigate abnormal condition of the load as well as equally sharing the total load's power. However, the operational control of the microgrid still has a major issue on the operation of the microgrid. The dissertation is divided into two main sections which are: 1- Low-level control of a single smart Inverter. 2- High-level control of the microgrid. The first part investigates a comprehensive research for a smart inverter and VSC technology at the two major connections of the microgrid. This involves controlling and modeling single smart inverter and VSC to solve specific issues of microgrid as well as improve the operation of the system. The research provides developed features for smart inverter comparing with a conventional voltage sourced converter (VSC). The two main connections for a microgrid have been deeply investigated to analyze a better way to develop and improve the operational procedure of the microgrid as well as solve specific issues of connecting the microgrid to the system. A detailed procedure for controlling VSC and designing an optimal operation of the controller is also covered in the first part of the dissertation. This section provides an optimal operation for controlling motor drive and demonstrates issues when motor load exists at an autonomous microgrid. It also provides a solution for specific issues at operating a microgrid at autonomous mode as well as improving the structural design for the grid-tied microgrid. The solution for autonomous microgrid includes changing the operational state of the switching pattern of the smart inverter to solve the issue of a common mode voltage (CMV) that appears across the motor load. It also solves the issue of power supplying to large loads, such as induction motors. The last section of the low-level section involves an improvement of the performance and operation of the PV charging station for a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) at grid-tied mode. This section provides a novel structure and smart controller for PV charging station using three-phase hybrid boost converter topology. It also provides a form of applications of a multifunction smart inverter using PV charging station. The second part of the research is focusing on improving the performance of the microgrid by integrating several smart inverters to form a microgrid. It investigates the issue of connecting DER units with the microgrid at real applications. One of the common issues of the microgrid is the circulating current which is caused by poor reactive power sharing accuracy. When more than two DER units are connected in parallel, a microgrid is forming be generating required power for the load. When the microgrid is operated at autonomous mode, all DER units participate in generating voltage and frequency as well as share the load's power. This section provides a smart and novel controlling technique to solve the issue of unequal power sharing. The feature of the smart inverter is realized by the communication link between smart inverters and the main operator. The analysis and derivation of the problem are presented in this section. The dissertation has led to two accepted conference papers, one accepted transaction IEEE manuscript, and one submitted IET transaction manuscript. The future work aims to improve the current work by investigating the performance of the smart inverter at real applications.

Offshore wind is rapidly growing and optimised grid connections are crucial for its success. Generally, costs and losses are higher for HVDC at short distances due to the converters, while HVAC costs and losses increase more rapidly with distance due to the ac cables. Hence, there is a breaking point over which HVDC becomes beneficial, which is important knowledge for grid connection design. Recent research and practice indicate increasing distances for the breaking point, enabled by the introduction of offshore reactive compensation substations (RCS) for HVAC. In the study, steady-state models of HVAC and modular-multilevel converter (MMC) based VSC HVDC systems up to 260 km have been simulated in the Matlab/Simulink based program EeFarm-II. For base case assumptions, the average loss breaking point is 80 km and the levelised cost breaking point is 229 km. The resulting breaking point with respect to levelised cost of energy (LCOE) is 205 km and with respect to net present value (NPV) 186 km, agreeing with the trend of increasing breaking points. Given the range of distances in literature, it is of interest to also investigate how the breaking point depends on assumptions on technical, practical and economic parameters. For the NPV breaking point: lifetime and interest rate have no impact, availability and cost of RCSs have low impact, electricity price has moderate impact, operation and maintenance (O&M) cost has high impact while investment cost and lead time have very high impact. This could be taken into consideration in offshore projects and in future research.

Daylight has, since the mid 1900’s, been controlled in Swedish construction when Sweden achieved prosperity in society. Since then, the issue in how you plan for the best daylight conditions has had a number of major changes for it to become today’s functional requirement, controlled by Boverket and its building regulations BBR. The requirement has although been questioned lately as the building process has become much more complex which has renewed an interest of the issue during the 2000’s. That humans need daylight to feel good and to stay healthy is commonly known while it also can enable great savings in the energy use. The purpose of this study is therefore to study if the daylight issue is an important urban planning aspect and how good daylight conditions could be achieved when planning new residential areas. The goal is to evaluate the daylight conditions in Norra Djurgårdsstaden (Stockholm Royal Seaport), Stockholm’s environmentally-friendly urban development project, and its segments Västra, Norra 1 and 2. The goal is also to study how the issue was dealt with during the planning and building process. As a result, I hope that the study will generate interest and knowledge in how the daylight issue may be handled in the early stages of urban planning. The study is designed as a case study in order to, in an explorative way, investigate and briefly evaluate the daylight conditions of Norra Djurgårdsstaden. The study has embraced the method Vertical Sky Component, VSC, in order to provide a first indicator about the daylight conditions and to, in the early stages of urban planning, show upon possible improvements. As complementary work, studies of planning documents and interviews was made in order to investigate if and how the daylight issue was dealt with during the planning and building process. The results showed that the studied segments of Norra Djurgårdsstaden achieves relatively good daylight conditions and the problem lies within the limited daylight access where the segment Västra has the worst conditions. However, the current daylight conditions on the facades was improved in a later stage during the building process to reach the national requirement. The VSC-study alone can’t therefore investigate the actual daylight conditions in houses. The municipality has rarely brought up daylight as an issue in current planning documents but more frequently in later ones. This is also the trend in how the issue has been prioritized over time. The reasons behind this proved to be current urban planning trends and tough energy requirements along with new environmental certifications for buildings. Knowledge is also a key factor for the increasing interest in the daylighting issues, mostly brought up by builders. No discussions about the issues has occurred for the segment Västra in the early stages of urban planning as it is controlled in the latter permit process. This study shows that this is problematic and the issue needs to be discussed earlier in order to create better conditions to fulfil the national requirements. Yet again, knowledge and also awareness of the daylight issue is important. Today’s requirement set by Boverket has proven to be complicated to relate to during the urban planning and building process. Therefore, a development with clearer demands, directives, better interpretations and to some extent new calculation methods is needed. VSC could here be lifted as a possible method in order to easily and comprehensively analyse daylight conditions in early planning stages. The results from this studies’ VSC calculations highlighted some lack of sufficient daylight conditions and that it is possible to improve it and maintain the same degree of exploitation depending on how you plan. / Dagsljus har reglerats i svenskt byggande sedan mitten av 1900-talet då Sverige uppnått välstånd i samhället. Sedan dess har frågan om hur man bäst planerar för goda dagsljusförhållanden genomgått flera större förändringar till att idag vara ett funktionskrav reglerat utav Boverket i deras byggregler, BBR. Kravet har dock blivit ifrågasatt samtidigt som planeringsprocessen blivit allt mer komplex vilket väckt ett förnyat intresse av dagsljusfrågan i stadsplaneringen under 2000-talet.Att människan behöver dagsljus för att må bra och för att hålla sig frisk är allmänt känt samtidigt som det kan möjliggöra stora besparingar i energianvändningen. Syftet med denna studie är således att studera om dagsljusfrågan är en prioriterad planeringsfråga och hur goda dagsljusförhållanden som kan uppnås vid planering av nyproducerade bostadsområden. Målet är att utvärdera dagsljusförhållandet på fasader i Norra Djurgårdsstaden, Stockholms nya miljöprofilerade stadsutvecklingsprojekt, och dess etapper Västra, Norra 1 och 2 samt hur dagsljusfrågorna hanterats i plan- och byggprocessen. Som resultat hoppas jag att studien väcker intresse och ökar kunskapen om hur dagsljusfrågor hanteras i planeringens tidiga skeden. Studien är utformad som en fallstudie för att explorativt utforska och översiktligt utvärdera dagsljusförhållandena i Norra Djurgårdsstaden. Studien har anammat beräkningsmetoden Vertical Sky Component, VSC, för att i ge en första indikator om dagsljusförhållandet och för att i tidigt planeringsskede visa på att det går att förbättra förhållandena. Som komplement har dokumentstudier samt intervjuer gjorts för att utröna om och hur dagsljusfrågan hanterats i plan- och byggprocessen. Resultatet visade på att de berörda etapperna i Norra Djurgårdsstaden uppnår relativt goda dagsljusförhållanden där problemet ligger i att en stor andel svarar för en begränsad tillgång och att etapp Västra svarar för det sämsta resultatet överlag. Dock har de befintliga dagsljusförhållandena på fasader förbättrats i ett senare skede under byggprocessen till att uppfylla dagsljuskravet, och att VSC-studien inte ensamt kan utvärdera den faktiska dagsljustillgången i bostäder. Under planprocessen har kommunen sällan tagit upp dagsljus i gällande plandokument men desto mer i senare dokument. Detta är även en trend sett till hur dagsljusfrågan allmänt varit prioriterad över tid. Anledningarna visade sig vara att rådande byggnadstrender och höga energikrav samt nya sätt att miljöcertifiera byggnader lett till att problematiken och således prioriteringen kring dagsljus ökat. Kunskap är även en nyckelfaktor till att dagsljusfrågan blivit allt mer aktuell där det främst är byggherren som lyfter frågan. I etapp Västra har diskussioner om dagsljusfrågan inte förekommit i tidiga skeden utan kontrollerats i senare skeden under bygglovsprocessen och anmälandelen. Denna studie visar på att detta är problematiskt där dagsljusfrågan behöver lyftas tidigare för att skapa bättre förutsättningar till att klara kravet. Även kunskap och medvetenhet och dagsljusfrågan är viktig. Dagens dagsljuskrav som ställs av Boverket har visat sig vara problematiskt att förhålla sig till under plan- och byggprocessen och att det således behöver utvecklas och bli tydligare med direktiv, bättre tolkningar och i viss mån nya beräkningsmetoder. Det är här VSC kan lyftas som en möjlig metod för att enkelt och översiktligt analysera dagsljusförhållandena i tidigt planeringsskede. Resultatet från studiens VSC-beräkning belyste en viss brist på goda dagsljusförhållanden och att det är möjligt att förbättra det och behålla samma exploateringsgrad beroende på hur man väljer att planera.

Das Ziel der Arbeit war die Untersuchung eines neuartigen Phasenbausteins mit der Topologie des Dreipunkt – Neutral Point Clamped – Stromrichters mit Spannungszwischenkreis (3L-NPC-VSC) für Windkraftanwendungen. Wichtige Anforderungen an den Phasenbaustein und daraus resultierende Herausforderungen, sowie Lösungen für ausgewählte Teilprobleme werden präsentiert. Um die Vorteile des 3L-NPC-VSC für Hersteller von Windkraftanlagen zugänglich zu machen, ist es sinnvoll, einen neuartigen Phasenbaustein zu entwickeln. Der Phasenbaustein soll einfach in Systeme zu integrieren sein, in denen gegenwärtig Zweipunktstromrichter (2L-VSC) zum Einsatz kommen. Da sich Modulation, Zwischenkreisbalancierung und Kurzschlussschutz vom 2L-VSC unterscheiden, soll der Phasenbaustein diese Herausforderungen eigenständig bewältigen. Die Arbeit beschreibt die Konzeption eines solchen Phasenbausteins und behandelt insbesondere die Modulation, die Zwischenkreisbalancierung und den Kurzschlussschutz des 3L-NPC-VSC. Ein Vergleich verschiedener Modulationsverfahren wurde durchgeführt und die am besten geeigneten Verfahren für die Implementation in den Phasenbaustein ausgewählt. Eine Anforderung war, dass dieser Signale einer übergeordneten Regelung verarbeiten kann, welche für einen 2L-VSC berechnet wurden. Ein Überblick der Zwischenkreisbalancierungsverfahren zeigte, dass nahezu alle den Nachteil einer zusätzlich benötigten Strommessung haben. Die Untersuchung einer neuen an der Professur Leistungselektronik der TU Dresden entwickelten Methode ohne den Bedarf der Strommessung zeigte, dass diese anwendbar ist. Der Algorithmus wurde simuliert, implementiert und experimentell getestet und zeigte gute Resultate. Die Aufgabe eines komplett unabhängigen Kurzschlussschutzes war die schwierigste. Alle möglichen Fehler innerhalb eines Moduls wurden analysiert und kategorisiert. Einige Fehlertypen können innerhalb einer Phase behandelt werden. Entsprechende Algorithmen wurden entwickelt und getestet. Allerdings gibt es Fehlertypen, die nicht durch die Steuerung einer einzelnen Phase behandelt werden können. Eine schnelle Kommunikation zwischen den drei Phasen des Konverters wäre notwendig. Alternativ könnte eine übergeordnete Steuerung diese Fehler behandeln. Zum Schluss wurde ein Demonstrator des Phasenbausteins aufgebaut und experimentell untersucht. Einige Messergebnisse werden gezeigt, um die Funktion zu verifizieren.

Das Ziel der Arbeit war die Untersuchung eines neuartigen Phasenbausteins mit der Topologie des Dreipunkt – Neutral Point Clamped – Stromrichters mit Spannungszwischenkreis (3L-NPC-VSC) für Windkraftanwendungen. Wichtige Anforderungen an den Phasenbaustein und daraus resultierende Herausforderungen, sowie Lösungen für ausgewählte Teilprobleme werden präsentiert. Um die Vorteile des 3L-NPC-VSC für Hersteller von Windkraftanlagen zugänglich zu machen, ist es sinnvoll, einen neuartigen Phasenbaustein zu entwickeln. Der Phasenbaustein soll einfach in Systeme zu integrieren sein, in denen gegenwärtig Zweipunktstromrichter (2L-VSC) zum Einsatz kommen. Da sich Modulation, Zwischenkreisbalancierung und Kurzschlussschutz vom 2L-VSC unterscheiden, soll der Phasenbaustein diese Herausforderungen eigenständig bewältigen. Die Arbeit beschreibt die Konzeption eines solchen Phasenbausteins und behandelt insbesondere die Modulation, die Zwischenkreisbalancierung und den Kurzschlussschutz des 3L-NPC-VSC. Ein Vergleich verschiedener Modulationsverfahren wurde durchgeführt und die am besten geeigneten Verfahren für die Implementation in den Phasenbaustein ausgewählt. Eine Anforderung war, dass dieser Signale einer übergeordneten Regelung verarbeiten kann, welche für einen 2L-VSC berechnet wurden. Ein Überblick der Zwischenkreisbalancierungsverfahren zeigte, dass nahezu alle den Nachteil einer zusätzlich benötigten Strommessung haben. Die Untersuchung einer neuen an der Professur Leistungselektronik der TU Dresden entwickelten Methode ohne den Bedarf der Strommessung zeigte, dass diese anwendbar ist. Der Algorithmus wurde simuliert, implementiert und experimentell getestet und zeigte gute Resultate. Die Aufgabe eines komplett unabhängigen Kurzschlussschutzes war die schwierigste. Alle möglichen Fehler innerhalb eines Moduls wurden analysiert und kategorisiert. Einige Fehlertypen können innerhalb einer Phase behandelt werden. Entsprechende Algorithmen wurden entwickelt und getestet. Allerdings gibt es Fehlertypen, die nicht durch die Steuerung einer einzelnen Phase behandelt werden können. Eine schnelle Kommunikation zwischen den drei Phasen des Konverters wäre notwendig. Alternativ könnte eine übergeordnete Steuerung diese Fehler behandeln. Zum Schluss wurde ein Demonstrator des Phasenbausteins aufgebaut und experimentell untersucht. Einige Messergebnisse werden gezeigt, um die Funktion zu verifizieren.:1 Einleitung 1.1 Motivation 1.2 Zielstellung 1.3 Inhalt der Arbeit 2 Stromrichter für Windkraftanlagen 2.1 Stand der Technik 2.1.1 Zweipunktstromrichter mit Spannungszwischenkreis 2.1.2 Dreipunkt-Neutral-Point-Clamped-Stromrichter mit Spannungszwischenkreis 2.1.3 Kommerziell verfügbare Stromrichter für WKA 2.2 Vollumrichterlösung mit erhöhter Ausgangsspannung 2.2.1 Motivation und Anforderungen 2.2.2 Vereinfachter Vergleich von Zwei- und Dreipunktstromrichtern 2.3 Herausforderungen bei der Realisierung des 3L-NPC-VSC 3 Struktur und Funktion eines neuartigen 3L-NPC-Phasenbausteins 3.1 Struktur und Schnittstellen 3.1.1 Stand der Technik für 3L-NPC Phasenbausteine 3.1.2 Neuartiger 3L-NPC-VSC-Phasenbaustein 3.2 Realisierung 3.2.1 Anforderungen 3.2.2 Technische Realisierung 3.3 Experimentelle Verifikation 3.3.1 Versuchsstand 3.3.2 Messergebnisse 4 Modulation und Zwischenkreisbalancierung eines 3L-NPC-VSC 4.1 Modulationsarten im Überblick 4.1.1 Trägerbasierte Modulation für den 3L-NPC-VSC 4.2 Ausgewählte Modulation für den neuartigen Phasenbaustein 4.2.1 Zweipunktraumzeigermodulation in einem Trägerband 2L-SVM 4.2.2 Dreipunktraumzeigermodulation 3L-SVM 4.3 Stand der Technik bei Zwischenkreisbalancierungsverfahren 4.4 Die direkte Totzeitregelung zur Zwischenkreisbalancierung 4.4.1 Theoretische Grundlagen 4.4.2 Simulative Verifikation der direkten Totzeitregelung 4.4.3 Experimentelle Verifikation der DDTC 5 Kurzschlussschutz eines 3L-NPC-VSC-Phasenbausteins 5.1 Versuchsstand I5.2 Kurzschlussfehler einer 3L-NPC-VSC-Phase 5.2.1 Kategorisierung der Kurzschlüsse 5.2.2 Untersuchte Bauteilfehler innerhalb einer 3L-NPC-VSC-Phase 5.3 Kurzschlussbehandlungsmethoden 5.3.1 Stand der Technik 5.3.2 Schutzmaßnahmen für 3L-NPC-VSC 5.4 Analyse von Kurzschlüssen und Ableitung von Behandlungsmaßnahmen 5.4.1 Fehler eines äußeren IGBTs 5.4.2 Fehler eines inneren IGBTs 5.4.3 Fehler einer Clampdiode 5.5 Maßnahmen zur sicheren Behandlung von Kurzschlüssen in 3L-NPC-VSC 6 Zusammenfassung

In this thesis, design and implementation of a distribution-type, voltage source converter (VSC) based static synchronous compensator (D-STATCOM) having the simplest converter and coupling transformer topologies have been carried out. The VSC STATCOM is composed of a +/- 750 kVAr full-bridge VSC employing selective harmonic elimination technique, a low-pass input filter, and a &amp / #8710 / /Y connected coupling transformer for connection to medium voltage bus. The power stage of VSC based STATCOM is composed of water-cooled high voltage IGBT modules switched at 850 Hz for the elimination of 5th, 7th, 11th, 13th, 17th, 19th, 23rd,and 25th voltage harmonics. Special care has been taken in the laminated busbar design to minimize stray inductances between power semiconductors and dc link capacitor. Reactive power control is achieved by applying the phase angle control technique. The effect of input filter on total demand distortion has been investigated theoretically by mathematical derivations. The proposed VSC STATCOM has been implemented for reactive power compensation of Coal Preparation System in Kemerk&ouml / y Thermal Power Plant. The field test results have shown the success of the implemented system in view of fast response in reactive power compensation, and minimum input current harmonic content, and compliance with the IEEE Std. 519-1992 even for the weakest power systems. The application of selective harmonic elimination technique and phase angle control to VSC STATCOM has led to optimum switching frequency and device utilization for high voltage IGBTs at the expense of slower response as compared to other PWM techniques.

<p>This project deals with voltage source converters with energy storage capability. The main objective is to study the possible benefits of energy storage to a power system with a VSC as the interface between them.</p><p>First of all, a converter control system is proposed for a two level VSC. In the conventional converter control, the control system usually takes the voltage measured at the point where the converter is connected and calculates the reference voltage for the converter; with a modulation system the converter then produces the required 'average voltage'. In this project, a novel flux modulation scheme, combined with the deadbeat current control strategy, is proposed. The current controller is capable of controlling both positive and negative sequence current components. With flux modulation, the control system measures the bus flux and commands the converter to generate the required flux.</p><p>Based on the proposed control strategies, several application studies have been carried out.</p><p>The first application study investigates the effect of energy storage on the power quality at the point of common coupling when a system is subject to load disturbances. The voltage at PCC in a weak network is very sensitive to load changes. A sudden change in active load will cause both a phase jump and a magnitude fluctuation in the bus voltage, whereas reactive load changes mainly affect the voltage magnitude. With the addition of energy storage to a StatCom, it is possible to compensate for the active power change as well as providing reactive power support. In this thesis, some effective active power compensation schemes are proposed. Simulations and experiments have been performed to verify the compensation schemes. The results show that a StatCom with energy storage can significantly reduce phase jumps and magnitude deviations of the bus voltage.</p><p>pact of the energy storage on the performance of weak systems under fault conditions has been investigated. The investigation was done by studying an example system. The system model was established based on a real system, in which some induction motors driving pumps along a pipeline are fed from a radial transmission line. Studies show that for a weak system with induction motor loads, a StatCom with certain energy storage capacity will effectively improve the system recovery after faults. Although this incurs extra cost for the increasing dc voltage rating and size of the dc side capacitor, the overall rating of the converter can be reduced by utilization of the proposed active power compensation scheme.</p><p>The last case study investigates the possible use of a StatCom with energy storage to improve the power quality at the point of common coupling where a cyclic load is connected. Studies show that by providing both fast reactive and fast active power support to the network, not only the voltage magnitude can be well controlled, but also the voltage phase jump can be reduced significantly.</p>

<p>One of ABB Power Systems´s business areas is HVDC (High Voltage Direct Current) technology. HVDC is used for transmissions for both short and long distances. One of Power Systems’s products is called HVDC Light. </p><p>HVDC Light is a relatively new technology for power transmission, but have before only been used for motor drives applications. The technology is based on VSC (Voltage Source Converter) that uses a technique called PWM (Pulse Width Modulation). </p><p>There are a lot of PWM patterns that have been examined, but not in the field of power transmission where ABB Power Systems is working. </p><p>The different PWM patterns can be used for reducing switching losses or harmonics, that can cause the need of external filters to decrease or increase. </p><p>The purpose of this report is to give a general picture of the system that generates the PWM patterns. The report describes some main components in the system. T</p><p>he thesis also present amplitude spectrum from various PWM patterns - generated by signals that have been pulse width modulated with a triangle- shaped wave. </p><p>By showing the frequency-content, the decisions are eased for the engineers and technicians that are working with this kind of questions. </p><p>An analysis of different PWM patterns have been done. The kind of reference waves that generate the PWM patterns are called Dead Band PWM and Modified SPWM. </p><p>Comparisons have been done for Dead Band PWM, between harmonics and the width of Dead Band. Comparisons have been done for Modified SPWM, between: </p><p>1. fundamental frequency and modulation index. </p><p>2. different Modified SPWM and their harmonics.</p>

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.