Εφαρμογή Και Μελέτη Ευστάθειας Ιεραρχικού Ελέγχου Σε Dc Μικροδίκτυο

Abstract

Προκειμένου να είναι δυνατή η αύξηση της διείσδυσης της διεσπαρμένης παραγωγής στα δίκτυα διανομής μέσης τάσης και χαμηλής τάσης, οι σύγχρονοι κώδικες των δικτύων επιτάσσουν οι σταθμοί παραγωγής να είναι σε θέση να προσφέρουν επικουρικές υπηρεσίες όπως για παράδειγμα συμβολή στη ρύθμιση της συχνότητας του δικτύου, συμβολή στη ρύθμιση της τάσης του δικτύου κλπ. Προκειμένου να αμβλυνθούν τα προβλήματα και να επιτευχθούν περισσότερα οφέλη για τα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας από τη σύνδεση της διεσπαρμένης παραγωγής, απαιτούνται ευέλικτες δομές και πρωτότυπες τεχνικές ελέγχου, εκμεταλλευόμενες τις δυνατότητες που παρέχονται από τις μεθόδους διασύνδεσης των μικροπηγών. Η πρόκληση αυτή μπορεί να αντιμετωπιστεί σε σημαντικό βαθμό με την ανάπτυξη μιας νέας δομής Συστήματος Ηλεκτρικής Ενέργειας, του μικροδικτύου.Στο πλαίσιο των απαιτήσεων αυτών κινείται η παρούσα διπλωματική εργασία στην οποία σχεδιάζεται σε περιβάλλον Matlab/Simulink ένα μικροδίκτυο συνεχούς ρεύματος. Το υπό μελέτη μικροδίκτυο λειτουργεί σε κατάσταση νησιδοποίησης και περιλαμβάνει δύο πηγές συνεχούς τάσης, δύο dc-dc μετατροπείς ανύψωσης τάσης και ένα ωμικό φορτίο. Στο μικροδίκτυο εφαρμόζονται τα δύο από τα τρία στάδια του ιεραρχικού ελέγχου, δηλαδή ο πρωτογενής και ο δευτερογενής έλεγχος. Στο πρώτο επίπεδο ελέγχου εφαρμόζεται η μέθοδος στατισμού V-I που είναι υπεύθυνη για τον κατάλληλο διαμοιρασμό του φορτίου στις μικροπηγές καθώς και για τη ρύθμιση της τάσης εξόδου των μετατροπέων. Η μέθοδος στατισμού μπορεί να εφαρμοστεί με ευκολία στους μετατροπείς, προσφέροντας στο DC μικροδίκτυο ανεξάρτητο έλεγχο και ο διαμοιρασμός του φορτίου επιτυγχάνεται χωρίς την ανάγκη επικοινωνίας μεταξύ των μονάδων. Παρόλα αυτά παρουσιάζει κάποια μειονεκτήματα τα οποία οφείλονται είτε σε άνισες αντιστάσεις στις γραμμές διασύνδεσης των μετατροπέων με το φορτίου του μικροδικτύου, είτε στη διαφορά στις ονομαστικές τάσεις των μετατροπέων. Τα μειονεκτήματα αυτά αφορούν σφάλμα στο διαμοιρασμό του ρεύματος και απόκλιση στην τάση του μικροδικτύου. Για το λόγο αυτό, στην παρούσα εργασία εφαρμόζεται στο μικροδίκτυο το δεύτερο επίπεδο του ιεραρχικού ελέγχου που καλείται να διορθώσει τα μειονεκτήματα που εισάγονται λόγω της συμβατικής μεθόδου στατισμού, εξασφαλίζοντας ταυτόχρονα ακρίβεια στο διαμοιρασμό του ρεύματος και ρύθμιση της τάσης του μικροδικτύου.Τέλος, μελετάται η ευστάθεια τάσης του συστήματος και εξάγονται οι συναρτήσεις μεταφοράς για τον έλεγχο των δύο μετατροπέων. Χρησιμοποιώντας τις συναρτήσεις μεταφοράς κατασκευάζεται στο περιβάλλον Matlab ο γεωμετρικός τόπος των ριζών της χαρακτηριστικής εξίσωσης, προκειμένου να διαπιστωθεί η ευστάθεια του συστήματος ελέγχου σε μικρές μεταβολές των παραμέτρων του μικροδικτύου.