Τεχνικές Συγχρονισμού Διασυνδεδεμένων Μετατροπέων Για Συστήματα Μίας Φάσης

Abstract

Τα ηλεκτρικά δίκτυα είναι σύνθετα και δυναμικά συστήματα που επηρεάζονται από ποικίλα ενδεχόμενα όπως η συνεχής σύνδεση και αποσύνδεση των φορτίων, διαταραχές και συντονισμοί που προκύπτουν από τις αρμονικές ρευμάτων που ρέουν μέσα από τις γραμμές, τα σφάλματα που οφείλονται σε κεραυνούς και λάθη στη λειτουργία του ηλεκτρολογικού εξοπλισμού. Κατά συνέπεια, οι μεταβλητές δικτύου δε μπορεί να θεωρηθούν ως σταθερά μεγέθη όταν ένας μετατροπέας ισχύος είναι συνδεδεμένος με το δίκτυο, αλλά θα πρέπει να παρακολουθούνται συνεχώς ώστε να εξασφαλίζεται ότι η κατάσταση δικτύου είναι κατάλληλη για τη σωστή λειτουργία του μετατροπέα.Η παρακολούθηση των μεταβλητών δικτύου λοιπόν είναι ένα απαραίτητο έργο που πρέπει να εφαρμοστεί στη διάταξη του μετατροπέα ισχύος διασύνδεσης των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στο δίκτυο. Για το σκοπό αυτό πολλές διαφορετικές τεχνικές έχουν αναπτυχθεί παγκοσμίως για συγχρονισμό διασυνδεδεμένων μετατροπέων για συστήματα μίας ή τριών φάσεων στηριζόμενες πάνω σε διαφορετικές λογικές, με τις περισσότερες εξ αυτών να έχουν ως πυρήνα τους το βρόχο κλειδωμένης φάσης ( PLL).Στα πλαίσια της διπλωματικής αυτής εργασίας αναζητήθηκαν στην βιβλιογραφία οι τεχνικές PLL που εφαρμόζονται στο συγχρονισμό διασυνδεδεμένων μετατροπέων για συστήματα μίας φάσης. Τις σημαντικότερες εξ αυτών τις υλοποιήσαμε στο περιβάλλον προσομοίωσης MATLAB/SIMULINK. Πιο συγκεκριμένα υλοποιήθηκαν δύο τεχνικές που βασίζονται σε PLL με ανίχνευση φάσης μέσω γεννήτριας τετραγωνισμού του σήματος (Τ/4 PLL, Park PLL), μία τεχνική PLL με ανίχνευση φάσης μέσω προσαρμοστικού φίλτρου (EPLL), μία τεχνική βρόχου κλειδωμένης συχνότητας (FLL), (SOGI-FLL), και τέλος η τεχνική PLL που στηρίζεται στον αλγόριθμο Kalman Filter (KF PLL).Για όλες τις τεχνικές παρουσιάζονται στην εργασία οι διατάξεις που σχεδιάστηκαν για την υλοποίηση τους και περιγράφονται αναλυτικά οι τιμές των παραμέτρων τους και ο τρόπος με τον οποίο αυτές επιλέχθηκαν.Στη συνέχεια εξετάζονται οι διατάξεις μέσω προσομοιώσεων ως προς την ευρωστία και την επίδοση τους σε διάφορες μεταβατικές καταστάσεις του ηλεκτρικού δικτύου. Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων αυτών παρουσιάζονται αρχικά για κάθε περίπτωση διαγραμματικά και τελικά με συγκεντρωτικό πίνακα όλων των περιπτώσεων.Τέλος, οι διάφορες τεχνικές αξιολογήθηκαν ανάλογα με την αξιοπιστία, την ταχύτητα απόκρισης τους και την ευκολία υλοποίησή τους και εξήχθησαν τα κατάλληλα συμπεράσματα που επέτρεψαν την ταξινόμησή τους και τον ορισμό μελλοντικών προοπτικών