Οι σύγχρονες αυξημένες ενεργειακές απαιτήσεις καθώς και η αυξανόμενη μόλυνση του περιβάλλοντος είναι οι κύριοι λόγοι που κάνουν τα αιολικά συστήματα να χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερο στη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Τα αιολικά συστήματα αξιοποιούν την κινητική ενέργεια του ανέμου. Ανάλογα με την τεχνολογία που εφαρμόζουν χωρίζονται σε επιμέρους κατηγορίες. Στη παρούσα εργασία θα μελετήσουμε ένα αιολικό σύστημα μεταβλητών στροφών που χρησιμοποιεί Σύγχρονη Μηχανή Μόνιμου Μαγνήτη (ΣΜΜΜ). Η απήχηση της ΣΜΜΜ στα αιολικά συστήματα διαρκώς αυξάνει. Αυτό οφείλεται κυρίως στην απουσία κιβωτίου ταχυτήτων, δακτυλιοφόρου δρομέα και εξωτερικής διεγέρσεως, που προσφέρουν οι μηχανές αυτές. Πράγμα που σημαίνει αυξημένη αξιοπιστία και απόδοση. Στην εργασία αυτή θα μοντελοποιήσουμε και θα προσομοιώσουμε, σε περιβάλλον Matlab/Simulink, το αιολικό σύστημα που περιγράψαμε παραπάνω. Στο σύστημα αυτό θα εφαρμόσουμε μια στρατηγική ελέγχου που μεγιστοποιεί την παραγόμενη ενέργεια ρυθμίζοντας κατάλληλα τις στροφές της μηχανής. Τέλος, θα παραθέσουμε τα αποτελέσματα μαζί με ένα σύντομο σχολιασμό και θα εξάγουμε ορισμένα συμπεράσματα. / Today’s increased energy needs and the increasing environmental pollution are the main reasons which make wind systems more usable in electric energy production. Wind systems use the kinetic energy of the wind. Depending on the technology they apply, they are divided into certain categories. In the present project we will study a varying speed wind system which uses a Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG). The popularity of the PMSG in wind systems is continuously increasing. This is mainly due to the absence of gear box, wound rotor and external excitation which offer such machines. This means increased reliability and efficiency. In this project we will model and simulate, in Matlab/Simulink environment, the wind system described above. In this system we will apply a control strategy which maximizes the produced energy by regulating appropriately the speed of the machine. Finally, we will demonstrate the results among with a brief comment and we will extract some conclusions.

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.

Η αυξανόμενη ανάγκη για ηλεκτρική ενέργεια στον 21ο αιώνα καθώς και η δραματική μείωση των αποθεμάτων ορυκτού πλούτου στον πλανήτη, οδηγούν στην διαρκώς αυξανόμενη χρήση των λεγόμενων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, μεταξύ αυτών και η αιολική ενέργεια. Τα αιολικά συστήματα είναι ευρέως χρησιμοποιούμενα στην εποχή μας, και η παρούσα διπλωματική πραγματεύεται ένα αιολικό σύστημα το οποίο χρησιμοποιεί σύγχρονη μηχανή μόνιμου μαγνήτη (Σ.Μ.Μ.Μ.) , σύστημα το οποίο μοντελοποιείται στο περιβάλλον του Matlab/Simulink και παρουσιάζονται αποτελέσματά της μοντελοποίησης για δυο περιπτώσεις, μία χωρίς προστασία του συστήματος και μία με προστασία. / Τhe increasing electrical power needs in the 21st sentury and the dramaticaly decreasing mineral sources on the planet lead people to take advantage of the renewable power sources, one of which is the wind energy. Wind systems are highly used today, and the current diploma thesis discusses a wind system which uses a synchronous machine with permanent magnet (SMPM), and using the program Matlab/Simulink we produce some results for this system with and without a protection system for it.