Σκοπός της παρούσης διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη μιας ανεμογεννήτριας με επαγωγική μηχανή δακτυλιοφόρου δρομέα με διασύνδεση συνεχούς ρεύματος στο δίκτυο. Η διασύνδεση συνεχούς ρεύματος αποτελείται από έναν πυκνωτή που είναι συνδεδεμένος με την πλευρά της μηχανής μέσω ενός ac/dc πλήρως ελεγχόμενου ανορθωτή ισχύος ενώ με την πλευρά του δικτύου συνδέεται μέσω ενός dc/ac πλήρως ελεγχόμενου αντιστροφέα ισχύος. Ο πυκνωτής , ο ανορθωτής και ο αντιστροφέας είναι συνδεδεμένοι σε σειρά και αποτελούν την dc διασύνδεση. Η μελέτη γίνεται αρχικά με την θεωρητική ανάλυση του συστήματος της ανεμογεννήτριας. Για την θεωρητική ανάλυση χρησιμοποιείται για διευκόλυνση ο μετασχηματισμός Park που μετασχηματίζει το τριφασικό a-b-c σύστημα των εξισώσεων του συστήματος στο d-q πλαίσιο αναφοράς. Η ανάλυση μας οδηγεί στην εξαγωγή των εξισώσεων στον χώρο κατάστασης και έτσι οδηγούμαστε στο μαθηματικό μοντέλο του συστήματος. Στην συνέχεια παρουσιάζεται η θεωρία ελέγχου του συστήματος της επαγωγικής γεννήτριας και γίνεται ο προσδιορισμός των κερδών των cascaded PI ελεγκτών. Στο τελικό στάδιο της διπλωματικής εργασίας γίνεται η προσομοίωση του συστήματος και της συμπεριφοράς του κατά την μεταβολή του ανέμου. Ο άνεμος στην πρώτη περίπτωση μεταβάλλεται βηματικά και στην δεύτερη περίπτωση με τυχαίο τρόπο. Με την χρήση του λογισμικού Simulink του Matlab εξάγουμε τις γραφικές παραστάσεις των χαρακτηριστικών μεγεθών : ρευμάτων, τάσεων, ροών, ισχύων του συστήματος και παρατηρώντας τα αποτελέσματα αυτών καταλήγουμε σε σχετικά συμπεράσματα για το προς μελέτη σύστημα. / The purpose of this thesis is to study a wind turbine with a wound rotor induction generator which is connected to the network with a dc link. The dc link is made of a capacitor which is connected to the side of the machine with a fully controlled ac/dc power rectifier and to the network side with a fully controlled dc/ac inverter. The capacitor, the rectifier and the inverter are connected in series and comprise the dc link. Firstly, it is necessary to begin with the theoretical analysis of the system of the wind turbine. At the system analysis is used the Park transformation that transforms the three-phase a-b-c system of equations at the d-q reference frame. Our analysis leads to be exported the equations in state space which are the mathematical model of the system. Then we present the cascaded PI controller design and the gain tuning for the system of the wound rotor induction generator. In the final stage of the thesis there is the simulation of the system and its behavior during the change of wind. In the first case, the wind change stepwise and in the second case in a random manner. By using the software of Simulink at Matlab we draw the graphs of feature sizes such as: currents , voltages , flows and power of the system and as we observe the results of the graphs we arrive at conclusions about the under study system.

Η παρούσα διπλωματική εργασία κάνει μια ανασκόπηση στην ενεργειακή κατάσταση του πλανήτη και της Ελλάδας. Παρουσιάζει τις εναλλακτικές-ανανεώσιμες μορφές ενέργειας παραγωγής ηλεκτρισμού. Στη συνέχεια, αναλύει τον άνεμο, τα χαρακτηριστικά μεγέθη του, την αιολική ενέργεια, και τις προοπτικές της εγχώρια. Βλέπουμε αναλυτικά τον ανεμοκινητήρα, τους διαφορετικούς τύπους του και τη λειτουργία του. Και καταλήγουμε στο να καθορίσουμε τους τρόπους αξιολόγησης μιας αιολικής εγκατάστασης, εκφράζουμε μαθηματικά τις οικονομικές σχέσεις και παραθέτουμε μια εφαρμογή αιολικής εγκατάστασης που αναλύεται με τα παραπάνω. Τέλος, αναφερόμαστε στο νομοθετικό πλαίσιο αν και ρευστό από έτος σε έτος και στην ισχύουσα διαδικασία εγκατάστασης ενός αιολικού πάρκου. / The present dissertation gives a general review of the situation of energy of the planet and Greece. It presents the alternative-renewable forms of energy for the production of electricity. Afterwards, it analyses the wind, its characteristic sizes, the wind power and its domestic perspectives. We can see in detail the wind engine , its various types and its function. Furthermore, we end up defining the ways evaluating of a wind installation, we express mathematically the financial relations and we not only cite an application of a wind installation which is analysed with the above mentioned ways but we also present the easiest analysis through the computer. Finally, we refer to the legislative scope even though it is unstable from year to year and to the procedure of installation of a wind park which is in effect.

Το ενεργειακό πρόβλημα, καθώς και οι συνέπειες του φαινομένου του θερμοκηπίου που βρίσκεται σε έξαρση στις μέρες μας είναι από τα σπουδαιότερα προβλήματα του πλανήτη και κάνουν αναγκαία και επιβεβλημένη τη μείωση της χρήσης ορυκτών καυσίμων και την προσπάθεια για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με όσο το δυνατόν πιο οικονομικό, αλλά και φιλικό προς το περιβάλλον τρόπο. Συνεπώς, οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας και κυρίως η αιολική και η ηλιακή ενέργεια αποκτούν σπουδαίο ρόλο στο στόχο αυτό. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάμε το μετατροπέα που συνδέεται στην πλευρά του δικτύου και παρουσιάζουμε αναλυτικά τις βασικές τοπολογίες που εφαρμόζονται σε αιολικά και σε φωτοβολταϊκά συστήματα. Η διάταξη που εξετάζουμε αποτελείται από έναν μετατροπέα ac/dc, ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μέσω πυκνωτή (dc-link) και ένα R-L φίλτρο στην πλευρά του δικτύου. Σκοπός, λοιπόν, αυτής της εργασίας είναι να μελετήσουμε τη διάταξη αυτή στο d-q στρεφόμενο σύστημα κάθετων αξόνων μέσω του μετασχηματισμού Park και να εφαρμόσουμε την κατάλληλη μεθοδολογία ελέγχου, εξετάζοντας δυο διαφορετικές περιπτώσεις: στην πρώτη περίπτωση διατηρούμε σταθερή σε μηδενική τιμή την αναφορά αέργου ισχύος ενώ στη δεύτερη διατηρούμε σταθερή την ενεργό ισχύ. Τέλος, προσομοιώνουμε το σύστημα αυτό στο περιβάλλον Simulink του Matlab και για τις δύο παραπάνω περιπτώσεις και στη συνέχεια παρουσιάζουμε τις αποκρίσεις των προσομοιώσεων και εξάγουμε συμπεράσματα, προκειμένου να αναδειχθεί η σωστή λειτουργία της διάταξης αυτής. / The energy problem and the consequences of the greenhouse effect that is on the rise nowadays are two of the most important global problems and make necessary and imperative the reduce of the use of fossil fuels and the effort to produce electricity in a more economical and environmentally friendly way. Therefore, the Renewable Energy Sources and especially wind and solar power have a great role in this objective. In this thesis we consider the converter connected to the grid side and present in detail the basic topologies applied in wind and photovoltaic systems. The system under consideration consists of an ac/dc converter, an energy storage system via capacitor (dc-link) and an R-L filter on the grid side. Aim of this thesis is to study this system in the d-q rotating vertical axes system through the Park transformation and apply the appropriate control methodology, considering two different cases: in the first case we keep the reactive power reference steady and equal to zero while in the second case we keep the active power steady. Finally, we simulate this system with the Matlab Simulink for both cases and then we present simulations of the responses and draw conclusions in order to demonstrate the correct operation of this system.

Ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα που απασχολούν τη σύγχρονη κοινωνία είναι το ενεργειακό πρόβλημα, απόρροια της υπερβολικής άντλησης των συμβατικών ενεργειακών αποθεμάτων του πλανήτη. Μια ιδιαίτερα ελκυστική εναλλακτική προσφέρει η αξιοποίηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και ειδικότερα της αιολικής ενέργειας. Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως θέμα τον έλεγχο της διάταξης μιας ανεμογεννήτριας η οποία αποτελείται από μια επαγωγική γεννήτρια διπλής τροφοδοσίας (DFIG). Το σύστημα αυτό επιτρέπει τη λειτουργία μεταβλητής ταχύτητας με ένα αρκετά μεγάλο εύρος. Τόσο στη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας όσο και σε περίπτωση σφάλματος, η συμπεριφορά της γεννήτριας καθορίζεται πλήρως από το μετατροπέα και τους ελεγκτές του. Λόγω των πλεονεκτημάτων της, η επαγωγική μηχανή διπλής τροφοδοσίας αποτελεί την ξεκάθαρη τάση στα αιολικά συστήματα. Σκοπός της εργασίας είναι να μελετήσουμε το πλήρες σύστημα της ανεμογεννήτριας στο d-q στρεφόμενο σύστημα κάθετων αξόνων μέσω του μετασχηματισμού Park και να εφαρμόσουμε την κατάλληλη μεθοδολογία ελέγχου ώστε να επιτύχουμε τη μέγιστη επιτρεπτή απομάστευση ισχύος από τον άνεμο για ταχύτητες ανέμου μεγαλύτερες της ονομαστικής. Προσομοιώνουμε το σύστημα με τη βοήθεια του Simulink του MATLAB και παρουσιάζουμε τα αποτελέσματα των αποκρίσεων των διαφόρων μεγεθών εξάγοντας τα αντίστοιχα συμπεράσματα. / One of the biggest problems that modern society faces is the energy problem, as a result of excessive pumping of the conventional energy resources of the planet. An attractive alternative is offered by the use of renewable energy generally and wind energy in particularly. In this thesis we consider a wind turbine comprising a double feed induction generator (DFIG). This system allows variable speed operation with a fairly wide range. Both in steady state operation and in case of error, the behavior of the generator is fully determined by the inverter and controllers. Given the advantages of the double feed induction machine is the clear trend in wind systems. The purpose of this work is to study the complete system of the wind turbine system in d-q rotating vertical axis through the Park transformation and implement appropriate control methodology to achieve the maximum permissible power from the wind for wind speeds higher than the nominal. We simulate the system with the help of the MATLAB Simulink and present the results of the responses of various sizes outputting the corresponding conclusions.

Η παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια πρακτικής εργασίας σε εταιρία εγκατάστασης αυτόνομων και διασυνδεμένων φωτοβολταϊκών και αιολικών συστημάτων παραγωγής ισχύος την περίοδο 1 Απριλιου-31 Ιουλιου 2012. Αποτελεί μία πραγματική τεχνική μελέτη ενός οικιακου φωτοβολταϊκού συστηματος ηλεκτρικής ενέργειας διασυνδεμένου στο δίκτυο, ισχύος 10 kWp,αφού πρώτα παρουσιάζεται το απαραίτητο θεωρητικό υπόβαθρο για την διεξαγωγή της μελέτης της εγκαταστάσεως. / This research is part of practical work in an installer autonomous and interconnected photovoltaic and wind power systems for the period 1 April-31 July 2012. It is a real technical study of a residential solar power system interconnected to the grid, power 10 kWp, after first presents the theoretical background necessary for the conduct of the study of plant.

The existing environmental threats and the ever increasing global dependence on electric power highlight the importance of producing power in a sustainable manner. In accordance, it is vital to attract investments in electricity generation projects based on renewable energy sources, also called renewable energy projects (REP). This poses a challenge, as REP tend to be less financially competitive than their fossil fuel based counterparts. Moreover, the power grid has to be upgraded to integrate large amounts of RESs in an efficient and economic manner. An appealing alternative to enhance the financial appealing of REP is to improve the techniques used for their assessment. These tools produce robust and economically sound assessments, but tend to undervalue REP and other projects under uncertainty, as they neglect the flexibility of the projects to be adjusted in response to uncertainty. This can be corrected by extending the tools with the aid of real options (RO) theory. RO theory can be used to extend assessment techniques to value flexibility derived from the projects, their management, and even their environment, which can be used to enhance the financial value of REP in the changing power sector. In addition, the scope of RO theory is increasing to address flexibility in the design of the projects. Therefore, the theory can drive investments in REP and motivate the design of more profitable projects. This research project seeks to analyse the potential of RO theory to increase the financial worth of different types of REP in the current and changing power sector. The novelties of this research are that it expands RO theory by addressing the flexibility within the design of the projects, the potential of RO theory to manage uncertainties that are exclusive to the projects or typical in the power sector, and other relevant areas of research interest. The research produced several RO methodologies to model the planning, operation, and design of hydropower projects, wind power projects, and solar photovoltaic projects in existing power sector environments and environments characterised by high penetration of RESs and consumers with demand response capabilities. The results demonstrate the applicability of RO theory to enhance the financial value of different types of REP under a wide range of circumstances.

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.

O presente trabalho tem como principal objetivo construir um conversor CA/CC de baixo custo e elevado fator de potÃncia para o carregamento de baterias. A topologia proposta foi escolhida apÃs uma revisÃo das caracterÃsticas dos retificadores usuais para esse fim. Diferente dos outros, apresenta aspectos de robustez que o tornam apropriado para operar em localidades remotas. O retificador trifÃsico semicontroladoem alta frequÃncia (RTSCAF) à construÃdo com um nÃmero reduzido de chaves semicondutoras. O elevador de tensÃo à alimentado por uma turbina com umgerador sÃncrono a ÃmÃs permanentes (PMSG). Um circuito de controle em malha aberta efetua a comutaÃÃo das chaves para a operaÃÃo no modo de conduÃÃo descontÃnuo (DCM).Esse modo mantÃm as correntes em fase com as tensÃes, resultando em elevado fator de potÃncia e baixa distorÃÃo harmÃnica total (DHT), implicando em eficiente transferÃncia de potÃncia. Foi construÃdo um protÃtipo com potÃncia de saÃda de 250 W, para carregar um banco de baterias de 48 V. Os testes foram realizados com um aerogerador de baixa rotaÃÃo, atà 1 kW, acionado por um motor com variador de tensÃo, emulando as condiÃÃes do vento. Foram obtidos um fator de potÃncia de 0,98 e DHT na corrente de entrada de18%, resultados experimentais que validam a funcionalidade do conversor proposto. / The main objective of this work is to build a low cost CA/CC battery charging with high power factor to small energy wind power supply. The proposed topology has been chosen after a review of rectifiersâ characteristics used for this proposal. Unlike the others proposals, the topology was designed take in a count aspects that make it appropriated to operate in remote areas. A semi controlled three phase rectifier operating in high frequency was built with a reduced numbers of semiconductors. The system is powered by a synchronic generator turbine of permanent magnets A control unit runs in open loop with a control strategy of key switching operating in discontinuous conduction mode (DCM) that ensure high power factor and low harmonic distortion total, improving the power transfer efficiency. The prototype output power was 250 W, it was specified to charge a 48 V battery bank. Tests were conducted in low speed and wind power by 1 kW. A motor was drived as variable voltage charge to emulating wind conditions. Goods results were obtained like a power factor of 0.98 and the input current THD 18%, experimental results was carried out to validate the functionality of the proposed converter.

No description available.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή αναλύει και προτείνει κάποιες νέες λύσεις και μεθοδολογίες όσον αφορά στο πρόβλημα της βέλτιστης απομάστευσης ενέργειας από ένα αιολικό σύστημα. Στο πρώτο μέρος, προτείνεται μια νέα μεθοδολογία για τη βελτιστοποίηση της εκμετάλλευσης του ανέμου σε μια συγκεκριμένη περιοχή, καταλήγοντας στη βέλτιστη χωροταξική τοποθέτηση των ανεμογεννητριών σε ένα αιολικό πάρκο. Στο δεύτερο μέρος, ο σκοπός της βελτιστοποίησης είναι η μεγιστοποίηση της παραγόμενης ισχύος για κάθε τυχαία ταχύτητα ανέμου, μέσω της ανάπτυξης βέλτιστων τεχνικών ελέγχου. Και στις δύο περιπτώσεις, η ανάλυση γίνεται με τη χρήση μοντέλων τα οποία αναπτύχθηκαν στο περιβάλλον του προγράμματος Matlab και τον υπολογιστικών εργαλείων που παρέχει αυτό. Τα μοντέλα που δημιουργήθηκαν, μας οδήγησαν σε μια σειρά προσομοιώσεων οι οποίες επαλήθευσαν τη θεωρητική ανάλυση και επιβεβαίωσαν ότι οι πρωτότυπες λύσεις που προτείνονται δίνουν βελτιστοποιημένα αποτελέσματα σε σχέση με αντίστοιχες γνωστές αναλύσεις. Πιο συγκεκριμένα, το πρώτο μέρος αυτής της διατριβής επικεντρώνεται στη βέλτιστη επιλογή τόσο του αριθμού, όσο και της θέσης των ανεμογεννητριών σε μια συγκεκριμένη γεωγραφική περιοχή. Το κριτήριο που χρησιμοποιείται για την βελτιστοποίηση είναι η μέγιστη παραγωγή ενέργειας με το χαμηλότερο κόστος. Στην ανάλυση αυτή, εισάγεται μια νέα διαδικασία προσέγγισης αυτού του προβλήματος με τη χρήση της Μεθόδου Προσομοίωσης Μόντε Κάρλο. Στην παρούσα ανάλυση, όπως και σε παλιότερες αντίστοιχες, χρησιμοποιείται το ίδιο κριτήριο βελτιστοποίησης και γίνονται οι ίδιες παραδοχές, προκειμένου τα αποτελέσματα να είναι συγκρίσιμα. Τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται είναι πολύ καλύτερα και όσον αφορά στην παραγόμενη ισχύ αλλά και το κριτήριο βελτιστοποίησης. Επιπρόσθετα, εξάγονται σημαντικά συμπεράσματα σχετικά με το μέγιστο αριθμό των ανεμογεννητριών και την χωροταξική τους τοποθέτηση, τα οποία επαληθεύουν ότι η προτεινόμενη μέθοδος είναι ένα λειτουργικό εργαλείο για την απόφαση τοποθέτησης ανεμογεννητριών σε ένα αιολικό πάρκο. Στο δεύτερο μέρος, που είναι και πιο εκτεταμένο, σκοπός είναι η σχεδίαση νέων ελεγκτών υψηλής απόδοσης, οι οποίοι επιτυγχάνουν τη μέγιστη παραγωγή ισχύος για συστήματα ανεμογεννητριών μεταβλητών στροφών. Πιο συγκεκριμένα, αναλύεται ένα σύστημα ανεμογεννήτριας το οποίο αποτελείται από επαγωγική γεννήτρια βραχυκυκλωμένου κλωβού που συνδέεται στο δίκτυο με πλήρως ελεγχόμενο ac/dc/ac μετατροπέα με IGBT στοιχεία. Αρχικά παρουσιάζεται μια ανάλυση των μεθόδων που χρησιμοποιούνται σήμερα για τη μεγιστοποίηση και τον έλεγχο της ισχύος. Με βάση αυτή την ανάλυση, προτείνοντες εναλλακτικές λύσεις που είναι λιγότερο πολύπλοκες, πιο ακριβείς και πιο εύκολα εφαρμόσιμες, ένα γεγονός που αποδεικνύεται μέσω της θεωρητικής ανάλυσης. Για το σκοπό αυτό αναπτύχθηκαν και προτάθηκαν κατάλληλα μη γραμμικά μοντέλα για το σύστημα της ανεμογεννήτριας, για την περίπτωση της λειτουργίας υπό μεταβλητή, προσαρμοζόμενη ταχύτητα. Η εκτενής μαθηματική ανάλυση απέδειξε ότι το αρχικό μη γραμμικό σύστημα τηρεί τη θεμελιώδη ιδιότητα των Euler-Lagrange συστημάτων, την παθητικότητα. Αυτό σημαίνει πως το σύστημα έχει απόσβεση τόσο στο ηλεκτρικό όσο και στο μηχανικό μέρος. Επίσης, γίνεται ανάλυση του εφαρμοζόμενου σχήματος του διανυσματικού ελέγχου. Η ανάλυση αυτή αποδεικνύει ότι με κατάλληλη μετατροπή και προσαρμογή των PI ελεγκτών που χρησιμοποιούνται στην πλευρά της γεννήτριας και σημαντικές απλοποιήσεις του σχήματος του παραδοσιακού διανυσματικού ελέγχου, προκύπτουν δύο διαφορετικά σχήματα ελέγχου τα οποία επιτυγχάνουν αυτόματα τον προσανατολισμό στο πεδίο που απαιτείται από το διανυσματικό έλεγχο, ενώ διατηρούν και αυξάνουν την απόσβεση του αρχικού συστήματος. Οι έλεγχοι αυτοί επιτυγχάνουν εξαιρετική ρύθμιση των στροφών λειτουργίας της γεννήτριας σύμφωνα με την ταχύτητα του ανέμου, έτσι ώστε να οδηγούν στη βέλτιστη λειτουργία, δηλαδή αυτή της μέγιστης δυνατής εξαγόμενης ισχύος. Το πρώτο σχήμα ελέγχου είναι απευθείας συγκρίσιμο με τις υπάρχουσες εφαρμογές του διανυσματικού ελέγχου, ενώ το δεύτερο εισάγει μια πρωτοποριακή τεχνική, η οποία βελτιώνει σημαντικά την απόκριση του συστήματος. Ανάλογες βελτιώσεις προτείνονται και για την πλευρά του μετατροπέα προς την πλευρά της σύνδεσης με το δίκτυο της ηλεκτρικής ενέργειας. Και για αυτή την περίπτωση αποδεικνύεται ότι ο προτεινόμενος σχεδιασμός μπορεί να δώσει απλοποιημένα σχήματα ελέγχου πολύ αποδοτικά όμως για τη διαμόρφωση της ποιότητας της παραγόμενης ισχύος Έτσι, επιτυγχάνεται πλήρης αντιστάθμιση της αέργου ισχύος με λειτουργία μοναδιαίου συντελεστή ισχύος της ανεμογεννήτριας. Επιπρόσθετα, επιτυγχάνεται η σαφής σταθεροποίηση της λειτουργίας της διασύνδεσης συνεχούς ρεύματος σε λειτουργία σταθερής dc τάσης. Οι αναλυτικές προσομοιώσεις οι οποίες διεξήχθησαν, βασίζονται σε ρεαλιστικά σενάρια λειτουργίας. Σύμφωνα με αυτά η απαίτηση για ρύθμιση της ταχύτητας στην βέλτιστη τιμή της συμβαίνει την ίδια χρονική στιγμή που εμφανίζεται αλλαγή της παρεχόμενης ισχύος και ροπής από τον άνεμο. Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης επαληθεύουν τη θεωρητική ανάλυση και δείχνουν ότι και τα δύο προτεινόμενα σχήματα ελέγχου επιτυγχάνουν μεγιστοποίηση στην παραγωγή ισχύος με τρόπο αποδοτικό και με τους αναμενόμενους χρόνους απόκρισης. Συγκρίσεις με υπάρχουσες αντίστοιχες τεχνικές ελέγχου δείχνουν την υπεροχή των προτεινόμενων σχημάτων ελέγχου και την ικανοποιητική λειτουργία τους. / This dissertation analyses and suggests some efficient solutions for the optimization problem of the available power in a wind system. The thesis is divided into two parts. In the first part, a new methodology is proposed for optimizing the manipulation of wind in a certain area, based on the optimal placement of wind turbines in wind parks. In the second part, the purpose of the optimization is to maximize the power production from the wind, through the development of new control techniques. In both cases, the analysis is made by using detailed nonlinear models, which were developed in computational environment of the Matlab program and all the computational tools that were available. The models that were developed lead us to a series of simulations that confirm the theoretical analysis and suggest original solutions and optimized results in comparison to known ones. Particularly, the first part of this thesis is concentrated in the optimal selection of the number and the positioning of the wind turbines in a certain geographic region. The criterion used for the optimization is the maximum power production with the minimum cost. In this analysis a novel procedure is introduced, based on the Monte Carlo Simulation Method. As in previous studies, we used the same optimization criterion and the other conditions in order the results to be comparable. The presented results are far better as long it concern the maximum power production and the optimization factor. Furthermore, important conclusions are made for the maximum number of the wind turbines and their location that confirm the proposed method as an efficient tool for the geographic distribution of wind mills in a wind park. In the second part of this dissertation, the goal is to design high efficient and simple controllers that achieve maximum power production for wind turbine systems. Particularly, a variable speed wind generation system is considered consisting by a squirrel cage induction generator connected to the grid by a fully controlled ac/dc/ac IGBT converter. To this end, first it is presented an analysis of the control method, namely the vector control method, which is used today for maximization and control of the active power. Based on this analysis, alternative solutions are proposed, that are less complicated, more accurate and easier to be accomplished, a fact that is proved through a theoretical analysis. Suitable nonlinear models have been developed and proposed for a wind turbine system, for the case of operating under variable, adjustable speed. Comprehensive mathematical analysis proves that the original nonlinear system has the fundamental property of Euler-Lagrange systems, which is passivity. This means that the system is damped in both the electric and the mechanical part. Also, an analysis of the existing, vector control based schemes is conducted. Then, by modifying properly the PI controllers used at the generator side and simplifying decisively the vector control scheme, we propose two different control schemes that simultaneously are free from the field oriented requirement of the vector control while they maintain and increase the damping of the initial system. The first control scheme is directly comparable with the existing vector control applications, while the second introduces an innovated technique that improves substantially the system response. Detailed simulations that carried out are based on realistic operation scenario, which mean that require demand for the adjustment of the speed in its optimal value, at the same time that a change at the supplied by the wind power and torque occurs. The simulation results confirm the theoretical analysis and show, that both the proposed control schemes achieve optimal power production in an efficient manner and in the expected response time.