Μελέτη Αλγορίθμων Ελέγχου Αντιστροφέα Και Control Hardware In The Loop Προσομοίωση

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία αναπτύχθηκε η απαραίτητη θεωρία για τον σχεδιασμό αλγορίθμων ελέγχου ενός αντιστροφέα πηγής τάσης καθώς και ο σχεδιασμός και η υλοποίηση μίας προσομοίωσης Control Hardware in the Loop (CHIL). Στην CHIL προσομοίωση χρησιμοποιήθηκε ο προσομοιωτής RTDS του εργαστηρίου Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας καθώς και ένας controller στον οποίο έγινε η υλοποίηση του αλγόριθμου ελέγχου ρεύματος αντιστροφέα πηγής τάσης.Στο πρώτο κεφάλαιο της διπλωματικής εργασίας αναλύονται οι λόγοι που έχουν οδηγήσει σε αύξηση ζήτησης σε ΑΠΕ (Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας) και κατά συνέπεια των ηλεκτρονικών ισχύος τα τελευταία χρόνια. Επίσης, αναλύεται η τεχνική Hardware in the Loop (HIL) και οι δύο κατηγορίες στις οποίες διαχωρίζεται, Power Hardware in the Loop (PHIL) και Control Hardware in the Loop (CHIL), και πως μέσω αυτών των μεθόδων μπορούμε να εξετάσουμε τις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας των υπό μελέτη συσκευών.Στο κεφάλαιο 2 παρουσιάζεται η απαραίτητη θεωρία για τον σχεδιασμό κάποιων αλγορίθμων ελέγχου αντιστροφέα πηγής τάσης . Στο κεφάλαιο 3 αναπτύσσονται δύο αλγόριθμοι ελέγχου του αντιστροφέα πηγής τάσης, ο έλεγχος ρεύματος και ο έλεγχος τάσης. Ακόμα σε αυτό το κεφάλαιο αναλύεται το θεωρητικό υπόβαθρο για ένα συνδυαστικό έλεγχο τάσης και ρεύματος σε μία εφαρμογή αντιστροφέα που λειτουργεί τόσο αυτόνομα όσο και συνδεδεμένος στο δίκτυο. Στο κεφάλαιο 4 υλοποιείται αυτή η εφαρμογή μέσω του Matlab Simulink ενώ στη συνέχεια καταγράφονται και επεξηγούνται τα αποτελέσματα της προσομοίωσης που πραγματοποιούμε. Tο κεφάλαιο 5 αφορά ένα συγκεκριμένο είδος controller, τα DSP (Digital Signal Processor) της εταιρίας ΤΙ (Texas Instruments). Αναφέρονται τα πλεονεκτήματα τους για προσομοίωση CHIL καθώς και πως παράγεται μέσω αυτών ένα απλό σήμα PWM. Ακόμα αναφέρονται τα προβλήματα που παρουσιάζονται στη χρήση τους, εξηγώντας γιατί δεν επιλέχθηκε ένα τέτοιο DSP για την προσομοίωση CHIL του τελευταίου κεφαλαίου ενώ προτείνεται και μία λύση σε θεωρητικό επίπεδο για την επίλυση ενός προβλήματος εξ’ αυτών. Τέλος στο κεφάλαιο 6 παρουσιάζεται η υλοποίηση μιας προσομοίωσης CHIL για τον έλεγχο ρεύματος ενός αντιστροφέα σε διασυνδεδεμένη λειτουργία του με το κυρίως δίκτυο με ακόλουθη καταγραφή και επεξήγηση των αποτελεσμάτων. Στο τέλος της εργασίας αναφέρονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από αυτή τη μελέτη καθώς και οι προτάσεις για επέκταση της.