A proposta deste trabalho foi o desenvolvimento de um protótipo composto por hardware e software de um sistema para o gerenciamento remoto de temperatura aplicado a aerogeradores de pequeno porte. O hardware microcontrolado (PIC16F877A) recebe e condiciona o sinal emitido por sensores de temperatura (termopares), executa um algoritmo e transmite a informação via rede sem fio (ZigBee) para um software instalado em um computador remoto. O software desenvolvido em linguagem de programação Delphi permite ao usuário monitorar online a temperatura e enviar sinais de comando para ligar e desligar cargas através do acionamento de relês presentes no cartão eletrônico (hardware). O sistema desenvolvido tem foco na aplicação de monitoramento de temperatura em pontos críticos dos aerogeradores de pequeno porte. O sistema permitirá inclusive que haja a intervenção do operador parando a máquina ou então acionando sistemas de refrigeração quando os limites de temperatura forem ultrapassados, visando prolongar a vida útil da máquina evitando falhas catastróficas e não catastróficas que possam inutilizar o equipamento e/ou oferecer algum tipo de risco ao meio em que se encontra. Com o objetivo de validar o desenvolvimento, o hardware implementado foi submetido a testes de validação de distância de comunicação apresentando resultado satisfatório, entretanto abaixo da especificação emitida pelo fabricante dos módulos ZigBee utilizados. O hardware e o software foram submetidos também à validação da precisão de medição da temperatura em uma máquina elétrica com características análogas aos pequenos aerogeradores onde apresentaram resultados aceitáveis para a aplicação proposta. / The proposal of this work was the development of a composed for the hardware and software of a system for the remote management of applied temperature the wind turbine of small transport. The microcontrolled hardware (PIC16F877A) receives and conditions the signal emitted for temperature sensors (thermocouples), executes an algorithm and transmits the information saw net without wire (ZigBee) for a software installed in a remote computer. The software developed in Delphi allows the user to monitor online the temperature and to send command signals to bind and disconnect loads through the drive of you reread gifts in the electronic card (the hardware). The developed system has focus in the application of monitoring of temperature in critical points of the wind turbine of small transport, also allowing that it has the intervention of the operator stopping the machine or then setting in motion refrigeration systems when the temperature limits will be exceeded, aiming at to draw out the useful life of the machine being prevented catastrophic failures and not catastrophic that can make unusable the equipment and/or offer some type of risk to the way where if it finds. With the objective to validate the development, the hardware implemented was submitted to validation tests of distance communication presenting satisfactory result, though below the specification issued by the manufacturer of ZigBee modules used. The hardware and software were also submitted to the validation of the accuracy of temperature measurement in an electric machine with features similar to small wind turbines which showed acceptable results for the proposed application.

A proposta deste trabalho foi o desenvolvimento de um protótipo composto por hardware e software de um sistema para o gerenciamento remoto de temperatura aplicado a aerogeradores de pequeno porte. O hardware microcontrolado (PIC16F877A) recebe e condiciona o sinal emitido por sensores de temperatura (termopares), executa um algoritmo e transmite a informação via rede sem fio (ZigBee) para um software instalado em um computador remoto. O software desenvolvido em linguagem de programação Delphi permite ao usuário monitorar online a temperatura e enviar sinais de comando para ligar e desligar cargas através do acionamento de relês presentes no cartão eletrônico (hardware). O sistema desenvolvido tem foco na aplicação de monitoramento de temperatura em pontos críticos dos aerogeradores de pequeno porte. O sistema permitirá inclusive que haja a intervenção do operador parando a máquina ou então acionando sistemas de refrigeração quando os limites de temperatura forem ultrapassados, visando prolongar a vida útil da máquina evitando falhas catastróficas e não catastróficas que possam inutilizar o equipamento e/ou oferecer algum tipo de risco ao meio em que se encontra. Com o objetivo de validar o desenvolvimento, o hardware implementado foi submetido a testes de validação de distância de comunicação apresentando resultado satisfatório, entretanto abaixo da especificação emitida pelo fabricante dos módulos ZigBee utilizados. O hardware e o software foram submetidos também à validação da precisão de medição da temperatura em uma máquina elétrica com características análogas aos pequenos aerogeradores onde apresentaram resultados aceitáveis para a aplicação proposta. / The proposal of this work was the development of a composed for the hardware and software of a system for the remote management of applied temperature the wind turbine of small transport. The microcontrolled hardware (PIC16F877A) receives and conditions the signal emitted for temperature sensors (thermocouples), executes an algorithm and transmits the information saw net without wire (ZigBee) for a software installed in a remote computer. The software developed in Delphi allows the user to monitor online the temperature and to send command signals to bind and disconnect loads through the drive of you reread gifts in the electronic card (the hardware). The developed system has focus in the application of monitoring of temperature in critical points of the wind turbine of small transport, also allowing that it has the intervention of the operator stopping the machine or then setting in motion refrigeration systems when the temperature limits will be exceeded, aiming at to draw out the useful life of the machine being prevented catastrophic failures and not catastrophic that can make unusable the equipment and/or offer some type of risk to the way where if it finds. With the objective to validate the development, the hardware implemented was submitted to validation tests of distance communication presenting satisfactory result, though below the specification issued by the manufacturer of ZigBee modules used. The hardware and software were also submitted to the validation of the accuracy of temperature measurement in an electric machine with features similar to small wind turbines which showed acceptable results for the proposed application.

No description available.

The growing demand for power and increased environmental concerns gave an impetus to the growth of clean and renewable energy sources like wind, solar etc. There is a remarkable increase in the penetration of wind energy systems in the last decade and this trend is bound to increase at a much faster pace in future. This ever increasing penetration of wind power generating systems pose multi-fold challenges related to operational and stability aspects of the grid. Present day wind energy systems mostly comprise of variable speed wind generators. A large fraction of present day variable speed wind turbine generators use doubly fed induction machine (DFIM). This thesis deals with modeling and grid coordination aspects of variable speed wind gener- ators. In particular, the short coming of the existing steady state equivalent circuit of a DFIM is identified and subsequently, an accurate equivalent circuit of a DFIM is proposed. Relevant mathematical basis for the proposed model is presented. The proposed steady state equivalent circuit of a doubly fed induction machine is further validated using dynamic simulations of a standalone machine. Based on the proposed equivalent circuit, two approaches for computing the initial values of state variables of a DFIM is proposed. The first approach is a linear formulation where the losses due to resistance of the stator and rotor windings are neglected. The second approach is a non-linear formulation which takes the losses into consideration. Further, analysis is carried out on grid connected doubly fed induction generators (DFIG). A framework to incorporate DFIG based variable speed wind farms in the steady state power flow analysis is proposed. The proposed framework takes into consideration important aspects such as voltage dependent reactive power limits and mode of reactive power control of associated converters. Some of the challenges in a grid connected DFIG especially during su- persynchronous mode of operation are identified. The advantages of a non-Maximum Power Point Tracking (MPPT) mode of operation under certain operating conditions is highlighted. Finally, aspects pertaining to coordination of grid connected variable speed wind generators are studied. A trust region framework to determine the reference values to the control loops of converters in a variable speed wind generator is proposed. The proposed framework identifies the reference values considering other reactive power controllers in the grid. Moreover, the proposed framework ensures that the steady state voltage stability margin is maximized. On the computational front, trust region algorithms ensure global convergence. The mathematical models and initialization algorithms proposed in this thesis are tested on standalone systems under various control scenarios. The algorithms proposed to incorporate a grid connected DFIG in steady state analysis tools have been tested on a sample 6-bus system and a practical 418-bus equivalent system of Indian southern grid.

Η διπλωματική εργασία που ακολουθεί, παρουσιάζει τη μελέτη και μοντελοποίηση ενός αυτόνομου υβριδικού συστήματος. Το αυτόνομο σύστημα που εξετάζεται είναι ένα υβριδικό σύστημα ηλεκτροπαραγωγής που αποτελείται από μια γεννήτρια diesel, μια ανεμογεννήτρια και ένα φωτοβολταϊκό σύστημα. Για τη μοντελοποίηση του συστήματος χρησιμοποιείται το πρόγραμμα σχεδίασης και προσομοίωσης ηλεκτρικών συστημάτων PSCAD. Στην εργασία αυτή το ενδιαφέρον επικεντρώνεται στη συμπεριφορά του συστήματος στη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας και στη συμπεριφορά σε κάποια μεταβατικά φαινόμενα. Τα μεταβατικά φαινόμενα που εξετάζονται είναι τα εξής: - Συμπεριφορά συστήματος σε απότομη αποσύνδεση ανεμογεννήτριας - Βραχυκύκλωμα των τριών φάσεων ως προς γη στο ζυγό της σύγχρονης γεννήτριας diesel Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται μια γενικότερη αναφορά στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και στη συνέχεια περιγράφονται τα υβριδικά συστήματα ηλεκτροπαραγωγής και οι εφαρμογές τους. Αναλύεται η δομή τους και μελετώνται-συγκρίνονται οι διάφορες αρχιτεκτονικές τους. Στο Κεφάλαιο 2 περιγράφεται η δομή και τα στοιχεία που αποτελούν το αυτόνομο υβριδικό δίκτυο ηλεκτροπαραγωγής και αναπτύσσεται όλο το απαραίτητο μαθηματικό υπόβαθρο που πραγματεύεται η εργασία αυτή. Στο Κεφάλαιο 3 περιγράφεται η δομή και τα στοιχεία που αποτελούν το αυτόνομο υβριδικό δίκτυο ηλεκτροπαραγωγής στο περιβάλλον του προγράμματος μοντελοποίησης, του PSCAD και παρουσιάζονται τα μοντέλα που απαρτίζουν το συνολικό σύστημα. Στο Κεφάλαιο 4 εξετάζεται η συμπεριφορά του συστήματος στη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας. Στο Κεφάλαιο 5 εξετάζεται η συμπεριφορά του συστήματος στα δύο μεταβατικά φαινόμενα που έχουν προαναφερθεί, στην απότομη αποσύνδεση ανεμογεννήτριας και στο βραχυκύκλωμα των τριών φάσεων ως προς γη στο ζυγό της σύγχρονης γεννήτριας diesel Στο Κεφάλαιο 6 παρατίθενται οι προδιαγραφές των ποιοτικών χαρακτηριστικών των δικτύων και διατυπώνονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τη μελέτη του υβριδικού συστήματος που παρουσιάστηκε. / The thesis that follows, presents the study and modelling of autonomous hybrid system. The autonomous system that is examined is a hybrid system of generation of electricity that is constituted by a generator diesel, a wind generator and a photovoltaic system. For the modelling of system is used the program of designing and simulation of electric systems PSCAD. At this project the interest is focused in the behavior of system in the permanent situation of operation and in the behavior in certain transient phenomena. The transient phenomena that are examined are following: - Behavior of system in abrupt detachment of wind generator - Short-circuit of three phases as for ground in the balance of modern generator diesel In Capital 1 becomes a more general report in the renewable sources of energy and afterwards is described the hybrid systems of generation of electricity and their applications. Is analyzed their structure and study-is compared their various architectures. In Capital 2 are described the structure and the elements that constitute the autonomous hybrid network of electric generation and is developed the all essential mathematic background that are necessary for this project. In Capital 3 are described the structure and the elements that constitute the autonomous hybrid system of electric generation in the environment of program of modelling, PSCAD and are presented the models that compose the total system. In Capital 4 is examined the reaction of system in the permanent situation of operation. In Capital 5 is examined the reaction of system in the two transient phenomena that have been mentioned before, in the abrupt detachment of wind generator and in the short-circuit of three phases as for ground in the balance of synchronous generator. In Capital 6 are mentioned the specifications of qualitative characteristics of networks and are formulated the conclusions that resulted from the study of hybrid system that was presented.

Σε αυτήν την εργασία επιχειρείται, μια προσπάθεια διερεύνησης των νοητικών παραστάσεων των νηπίων, καθώς επίσης και το γνωστικό επίπεδο στο οποίο μπορούν να φτάσουν, σχετικά με την λειτουργία και τη χρήση της ανεμογεννήτριας. Το συγκεκριμένο θέμα προσεγγίστηκε με την στρατηγική των στόχων εμποδίων, κατά την οποία, αφού ανιχνεύθηκαν τα μαθησιακά εμπόδια των παιδιών και προσδιορίστηκαν οι σχετικοί εκπαιδευτικοί στόχοι, κατασκευάστηκαν οι διδακτικές δραστηριότητες αντιμετώπισης των εμποδίων και ακολούθησε αξιολόγησή τους. Πρόκειται για μια έρευνα που πραγματοποιήθηκε σε 2 φάσεις, μια πιλοτική, προκειμένου να φωτιστούν τυχόν μη λειτουργικές πτυχές του προγράμματος ή ελλείψεις και μια κανονική. Βασικός στόχος της έρευνας ήταν να έρθουν τα παιδιά σε επαφή με συστήματα Α.Π.Ε. (Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας) όπως η ανεμογεννήτρια, και πιο συγκεκριμένα με την αποθήκευση και την μεταφορά ενέργειας. Οι υποθέσεις οι οποίες διατυπώθηκαν για αυτήν την εργασία ήταν: α) Με βάση αυτήν την διδασκαλία τα παιδιά να μπορούν να αναγνωρίσουν τη δομή και τη λειτουργία κανονικών συστημάτων, στην προκειμένη περίπτωση να είναι σε θέση να αναγνωρίσουν την δομή και την λειτουργία της ανεμογεννήτριας, β) να μπορούν να δίνουν εξηγήσεις με όρους διανομής, δηλαδή, να αναπτύξουν μια αναπαράσταση που να τους επιτρέπει να κάνουν διακρίσεις ανάμεσα σε: i) αποθήκη, μετατροπέα, αποδέκτη και ii) ανάμεσα στο περιεχόμενο ενός συστήματος και τη μεταφορά από ένα σύστημα σε ένα άλλο, καθώς επίσης και να αναζητήσουν ορισμένα φυσικά μεγέθη σχετικά με το περιεχόμενο των συστημάτων και τις ανταλλαγές μεταξύ τους (Lemeignan & Weil- Barais, 1997, σ. 194) και γ) να μπορούν να εφαρμόσουν την γνώση αυτή και σε νέο φαινομενολογικό πεδίο, π.χ. εκτός από την χρήση της ανεμογεννήτριας στο άναμμα μιας λάμπας, να κατανοούν και τη χρήση στην ενεργοποίηση οποιασδήποτε ηλεκτρικής συσκευής. / In that work is attempted, an effort of investigation of intellectual representations of infants, as well as the cognitive level in which they can reach, with regard to the operation and the use of wind generator. The particular subject was approached with the strategy of objectives - obstacles, at which, after were detected the training obstacles of children and were determined the relative educational objectives, were manufactured the instructive activities of confrontation of obstacles and it followed their evaluation. That research was realised in 2 phases, one pilot and one regular. Fundamental objective of research was the children be in contact with systems Renewable Sources of Energy such as the wind generator, and more concretely with the storage and the transport of energy. The affairs that were formulated for this work were: a) With this base teaching the children can recognize the structure and the operation of regular systems, in that case the structure and the operation of wind generator, b) be possible to give explanations with terms of distribution, that is to develop a representation that would allow them to make discriminations between: i) deposit, converter, recipient and ii) between to content of the system and the transport by a system in a other, as well as they from each other seek certain natural sizes with regard to the content of systems and the exchanges (Lemeignan and Weil- Barais, 1997, p. 194) and c) they can apply this knowledge and in new field, eg apart from the use of wind generator in the lightning of light bulb, comprehend also the use in the activation of any electric appliance.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και κατασκευή ενός τριφασικού αντιστροφέα και το συγχρονισμό-σύνδεση αυτού με το τριφασικό δίκτυο. Η εργασία εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η μελέτη και η κατασκευή ενός τριφασικού αντιστροφέα, ο οποίος θα συνδεθεί με το τριφασικό δίκτυο και θα αποτελέσει μέρος ενός συστήματος με πηγή ενέργειας μία συστοιχία κυψελών καυσίμου (fuel cells) και ενός μετατροπέα ανύψωσης συνεχούς τάσης σε συνεχή, με διαδοχική αγωγή δύο παράλληλων κλάδων (interleaved boost converter). Η είσοδος του τριφασικού αντιστροφέα συνδέεται στην έξοδο του μετατροπέα ανύψωσης συνεχούς τάσης σε συνεχή, με διαδοχική αγωγή δύο παράλληλων κλάδων, ο οποίος τροφοδοτεί τον αντιστροφέα με σταθερή τάση 80 V. Στην έξοδο του αντιστροφέα πρόκειται να συνδεθεί ένα φίλτρο LC για την αποκοπή των υψίσυχνων σημάτων της τάσης και στη συνέχεια ένας τριφασικός μετασχηματιστής, ο οποίος προσφέρει γαλβανική απομόνωση και ανυψώνει την τάση στην επιθυμητή τιμή, που είναι και η τιμή της τάσης του δικτύου. Καταρχάς έγινε θεωρητική μελέτη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, του τριφασικού αντιστροφέα, του φίλτρου LC, του τριφασικού μετασχηματιστή, καθώς και μεθόδων συγχρονισμού με το δίκτυο. Επίσης έγινε μελέτη με το πρόγραμμα εξομοίωσης MATLAB/Simulink της διασύνδεσης του αντιστροφέα με το δίκτυο. Τέλος ακολούθησε η κατασκευή της διάταξης και η διεξαγωγή πλήθους πειραματικών δοκιμών. / The present diploma thesis deals with the design and manufacture of a three-phase inverter to synchronize and connect to the three-phase grid. This work was developed in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion at the Department of Electrical Engineering and Computer Technology of the School of Engineering in the University of Patras, Greece. The purpose of this thesis is the design and manufacture of a three-phase inverter, which will be connected to the three-phase grid and will be part of a system with source of energy a fuel cell stack and an interleaved boost converter, with two parallel branches. The input of the three-phase inverter is connected to the output of the interleaved boost converter with two parallel branches, which feeds the inverter with a dc voltage of 80 V. The output of the inverter is connected to an LC filter, in order to cut off the high frequency voltage signals and subsequently a three-phase transformer, which provides galvanic isolation and lifts the voltage to the appropriate value, which is the voltage value of the grid. At first a theoretical study of the renewable sources of energy, the three-phase inverter, the LC filter, the three-phase transformer, as well as the methods of synchronization with the grid was made. Study was also made with the simulation program MATLAB/Simulink at the interface of the inverter to the grid. Finally the construction of the device followed and numerous experimental trials were conducted.

Thesis (MScEng)--Stellenbosch University, 2013. / ENGLISH ABSTRACT: Slip-synchronous permanent magnet generators (SS-PMG) is a recently proposed direct-grid connected direct-drive generator topology for wind power applications. It combines a permanent magnet synchronous generator and a slip permanent magnet generator through a common permanent magnet rotor. In this study the possibility of using an eddy current coupling as the slip permanent magnet generator is investigated. The eddy current coupling has the attractive advantage of completely removing cogging and load torque ripple, which are known problems in the SS-PMG. However, the analytical modelling of the eddy current coupling is complex. Three different topologies are considered for the eddy current coupling. A finite element model is presented for the eddy current coupling. It is shown that 2D finite element methods are inaccurate compared to 3D finite element methods when solving eddy currents in eddy current couplings. In order to test the accuracy of the finite element modelling of a large eddy current coupling a prototype slip rotor is designed to operate with an existing permanent magnet rotor. Two topologies are optimally designed and compared for the slip rotor, using 3D finite element transient simulations. One of the designed topologies is used for the construction of the prototype slip rotor. The manufactured eddy current coupling allows for comparison between the 3D finite element simulations and measured results, which shows an excellent correlation. Based on observations of the 3D finite element simulations an analytical approximation of the eddy current coupling is proposed for low slip frequencies. It is shown that the analytical model is very dependent on the accurate modelling of the eddy current paths in the slip rotor, something that is difficult to determine accurately. An approximation is made, again based on 3D finite element simulations, which allows the accurate modelling of the current paths for different axial lengths. The analytical model is used for rapid design optimisation of both the slip rotor and permanent magnet rotor of the eddy current coupling, for two different eddy current coupling topologies. The optimised eddy current coupling design with the best results is compared to existing slip permanent magnet generator technologies. The eddy current coupling is shown to have the potential to be a feasible alternative to existing slip permanent magnet generator topologies for application in slip-synchronous permanent magnet generators. It has excellent torque versus slip behaviour, and no cogging or load torque ripple. However, the manufacturing and assembly process of the proposed slip rotor has to be improved for the eddy current coupling to be a realistic competitor to the existing slip permanent magnet generator technologies. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die glip-sinkroon permanente magneet generator is ʼn direk-aangedrewe wind generator wat direk aan die krag netwerk gekoppel kan word. Dit kombineer ʼn permanente magneet sinkroon generator en ʼn permanente magneet glip generator deur middel van ʼn gemeenskaplike permanente magneet rotor. In hierdie studie word die moontlike gebruik van ʼn werwelstroom skakel as plaasvervanger vir die permanente magneet glip generator ondersoek. Die werwelstroom skakel het geen vertandings of las draaimoment rimpeling nie, wat bekende probleme vir die glip-sinkroon permanente magneet generator is. Die analitiese modellering van die werwelstroom skakel is egter nie eenvoudig nie. Daar word drie verskillende topologieë oorweeg vir die werwelstroom skakel. ʼn Eindige element model word ontwikkel vir die werwelstroom skakel. Dit word bevind dat 2D eindige element analise onvoldoende is vir die berekening van werwelstrome in die werwelstroom skakel, en gevolglik word 3D eindige element modelle gebruik in hierdie studie. Om die akkuraatheid van die eindige element model te beproef word ʼn prototipe glip rotor optimaal ontwerp deur middel van eindige element analise. Die glip rotor vorm saam met ʼn bestaande permanente magneet rotor ʼn werwelstroom skakel. Vir hierdie ontwerp word twee werwelstroom skakel topologieë gebruik, en met mekaar vergelyk. Die topologie wat beter presteer word gebruik vir die vervaardiging van die glip rotor. ʼn Vergelyking van die gemete waardes van die vervaardigde werwelstroom skakel en die resultate van die 3D eindige element simulasies dui daarop dat die 3D eindige element modellering ʼn baie goeie voorspelling van die werklikheid is. ʼn Analitiese model vir die werwelstroom skakel onder lae glip toestande is ontwikkel deur gebruik te maak van observasies uit die 3D eindige element simulasies. Die analitiese model is baie afhangklik van die modellering van die werwelstrome se stroompaaie, iets wat moeilik is om akkuraat te bepaal. ʼn Benadering word gemaak wat die akkurate modulering van die stroompaaie moontlik maak vir verskillende aksiale lengtes. Die analitiese model word dan gebruik vir vinnige optimering van die werwelstroom skakel se ontwerp vir twee verskillende werwelstroom skakel topologieë. Die geoptimeerde ontwerp wat die beste resultate toon word vergelyk met bestaande permanente magneet glip generators. Dit word gewys dat die werwelstroom skakel die potensiaal het om ʼn uitvoerbare alternatief tot die permanente magneet glip generator te wees, vir gebruik in glip-sinkroon permanente magneet generators. Die werwelstroom skakel toon baie goeie draaimoment teenoor glip gedrag, en het geen vertandings of las draaimoment rimpeling nie. Voordat die werwelstroom generator ʼn realistiese kompeteerder teenoor die bestaande glip-sinkroon tegnologie is, moet daar verbeterde vervaardigings maniere gevind word vir die voorgestelde glip rotor.

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.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη μίας διάταξης ανεμογεννήτριας 1kW με σύγχρονη μηχανή μόνιμων μαγνητών και με ανορθωτική γέφυρα διόδων στην έξοδό της καθώς και τη διασύνδεση αυτής με το εναλλασσόμενο δίκτυο χαμηλής τάσης. Επιπρόσθετα πραγματεύεται την κατασκευή του μονοφασικού αντιστροφέα που ενσωματώνεται στην εν λόγω τοπολογία. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Απώτερος σκοπός της εργασίας είναι η συνολική κατασκευή μίας διάταξης δύο βαθμίδων για τη διασύνδεση της ανεμογεννήτριας με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Οι διατάξεις αυτές περιλαμβάνουν μια πρώτη βαθμίδα ανύψωσης της τάσης της ανεμογεννήτριας και μια δεύτερη βαθμίδα που μετατρέπει τη συνεχή τάση σε εναλλασσόμενη (αντιστροφέας) και παράγει ρεύμα συμφασικό με την τάση του δικτύου (μοναδιαίος συντελεστής ισχύος). Αρχικά παραθέτουμε και συγκρίνουμε τις τεχνολογίες διασύνδεσης ανεμογεννητριών στο δίκτυο χαμηλής, μέσης και υψηλής τάσης στοχεύοντας στο να δοθεί στον αναγνώστη μια σφαιρική άποψη του υπό μελέτη θέματος. Στη συνέχεια παραθέτουμε μια βήμα προς βήμα θεωρητική ανάλυση όλων των εμπλεκομένων μονάδων της τοπολογίας. Πιο συγκεκριμένα πέραν της ανάλυσης της ανεμογεννήτριας, παραθέτουμε στοιχεία για τον μετατροπέα ανύψωσης τάσης, ο οποίος κατασκευάστηκε στα πλαίσια της διπλωματικής εργασίας του συναδέλφου Κ.Περάκη, καθώς και μελετούμε τον μονοφασικό αντιστροφέα. Επιπρόσθετα, μελετούμε τη μέθοδο παλμοδότησης του μονοφασικού αντιστροφέα, που είναι γνωστή υπό τον όρο “Ημιτονοειδής Διαμόρφωση του Εύρους Παλμών” (SPWM) τόσο με μονοπολική όσο και με διπολική τάση εξόδου. Επόμενο βήμα αποτέλεσε η διαστασιολόγηση ολόκληρου του υπό μελέτη συστήματος και η μετέπειτα προσομοίωση του μονοφασικού αντιστροφέα. Τέλος αναλύουμε τα τεχνικά χαρακτηριστικά του αντιστροφέα που κατασκευάστηκε, καθώς και των κυκλωμάτων από τα οποία αποτελείται και περιγράφουμε τη διαδικασία παραγωγής του κώδικα προγραμματισμού του μικροελεγκτή καθώς και των τεχνικών που χρησιμοποιήσαμε για τη ρύθμιση των παλμών. Παράλληλα παραθέτουμε παλμογραφήματα και μετρήσεις που προέκυψαν από τα πειράματα που διενεργήσαμε μετά την ολοκλήρωση της κατασκευής σε εργαστηριακό περιβάλλον / -