Στη παρούσα διπλωματική εργασία γίνεται ανάλυση και μοντελοποίηση ενός μικροδικτύου, που αποτελείται από μία φωτοβολταϊκή και μία αιολική μονάδα που τροφοδοτούν ένα ωμικο-επαγωγικό φορτίο και είναι συνδεδεμένες στο δίκτυο σε κοινό κόμβο εναλλασσόμενης τάσης. Το φωτοβολταϊκό σύστημα περιλαμβάνει έναν αντιστροφέα και έναν μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή που ανυψώνει την τάση και παράλληλα είναι ανιχνευτής του σημείου μέγιστης ισχύος, ώστε να είναι μέγιστη η παραγόμενη ισχύς του συστήματος. Το αιολικό σύστημα μεταβλητών στροφών χρησιμοποιεί μια σύγχρονη μηχανή μόνιμου μαγνήτη (PMSG) και ένα σύστημα δύο μετατροπέων, πλήρους κλίμακας, πλάτη με πλάτη. Στις εξόδους των μετατροπέων χρησιμοποιήθηκαν κατάλληλα φίλτρα RL με στόχο την μείωση του αρμονικού περιεχομένου των τάσεων και των ρευμάτων εξόδου. Έγινε προσπάθεια να εφαρμοστεί μια στρατηγική ελέγχου, ώστε να ελεγχθούν κατάλληλα τα συστήματα με σκοπό την επίτευξη μέγιστης παραγωγής ισχύος. Τέλος, υλοποιήθηκε το παραπάνω σύστημα σε περιβάλλον Matlab/Simulink και έγινε προσομοίωση για διάφορες μεταβολές στην ακτινοβολία, την ταχύτητα του ανέμου και το φορτίο. Σκοπός ήταν η μελέτη της συμπεριφοράς της δεδομένης στρατηγικής ελέγχου που εφαρμόστηκε και η εξαγωγή συμπερασμάτων.
Στο πρώτο κεφάλαιο ορίζεται η κατανεμημένη παραγωγή μέσω της διαφοροποίησής της από την κεντρικοποιημένη και παρουσιάζονται οι λόγοι της πρόσφατης επανεμφάνισής της. Επίσης, αναλύονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα αυτών και τέλος εισάγεται η έννοια του μικροδικτύου και τα βασικά χαρακτηριστικά του.
Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στις μονάδες παραγωγής ενός μικροδικτύου και τις διαθέσιμες τεχνολογίες. Δίνεται έμφαση στις ανεμογενήτριες, τα φωτοβολταϊκά και συστήματα συμπαραγωγής αναλύοντας τα τεχνικά χαρακτηριστικά και την αρχή λειτουργίας τους.
Στο τρίτο κεφάλαιο ορίζονται οι μονάδες μετατροπής ενέργειας, δηλαδή οι ηλεκτρονικοί μετατροπείς ισχύος. Εξετάζονται οι διάφορες κατηγοριοποιήσεις αυτών και αναφέρονται τα διάφορα είδη των ημιαγωγών ισχύος από τα οποία αποτελούνται. Τέλος, αναλύονται οι τύποι των ηλεκτρονικών μετατροπέων ισχύος που χρησιμοποιήθηκαν στο υπό μελέτη σύστημα.
Στο τέταρτο κεφάλαιο γίνεται η εξαγωγή των μαθηματικών εξισώσεων που περιγράφουν το σύστημα καθώς και αναλυτική περιγραφή των τεχνικών και μεθοδων που χρησιμοποιήθηκαν για τον έλεγχο.
Τέλος, στο πέμπτο κεφάλαιο δίνονται τα αποτελέσματα της προσομοίωσης υπό τη μορφή διαγραμμάτων καθώς και τα συμπεράσματα της μελέτης. / In the current thesis an analysis and modeling of a microgrid is conducted. The microgrid consists of one photovoltaic and one wind unit which are feeding an R-L load and are connected in a common node to the grid. The photovoltaic system includes an inverter and a Dc to Dc converter that elevates the voltage and at the same time is a maximum power point tracker. The variable speed wind turbin uses a permanent magnet synchronous generator (PMSG) and a system of two full scale, back to back converters. Proper RL filters were used in the outputs of the converters in order to reduce the harmonic content of the voltage and current output. An attempt was made to implement a control strategy in order to control the system appropriately with the aim of achieving production of maximum power. Finally, this particular system was implemented in a Matlab/Simulink environment and simulated for various changes in radiation, wind speed and load. The aim was to study the behavior of the given control strategy applied and to come to a conclusion.
In the first chapter the distributed generation is defined through its diversification from the centralized one and the reasons for its recent revival are presented. In addition, the advantages and disadvantages of these are analyzed, and finally the concept of microgrid is introduced along with its main characteristics.
In the second chapter a reference of the production units of a microgrid and the available technologies is made. Emphasis is placed on wind turbines, photovoltaic and cogeneration systems by analyzing their technical features and their principal of operation.
In the third chapter there is the specification of the energy conversion units, namely the electronic power converters. Their various classifications are examined and the different types of power semiconductors of which they consist are mentioned. Finally, there is an analysis of the types of converters used in the system being tested.
In the fourth chapter the extraction of the mathematical equations that describe the system is made, along with a detailed description of the techniques and methods used for its control.
Finally, in the fifth chapter the results of the simulation are provided in the form of diagrams along with the conclusions of the study.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upatras.gr/oai:nemertes:10889/6705 |
| Date | 10 March 2014 |
| Creators | Βασαρμίδης, Νίκος, Βάκρινος, Θεόδωρος |
| Contributors | Αλεξανδρίδης, Αντώνιος, Vasarmidis, Nikos, Vakrinos, Theodoros, Αλεξανδρίδης, Αντώνιος |
| Source Sets | University of Patras |
| Language | gr |
| Detected Language | Greek |
| Type | Thesis |
| Rights | 0 |
Page generated in 0.003 seconds