Έλεγχος Αντιστροφέα Φωτοβολταϊκών Συστημάτων Για Υποστήριξη Του Δικτύου Σε Συμμετρικά Και Ασύμμετρα Σφάλματα

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζονται εναλλακτικές στρατηγικές ελέγχου ενός αντιστροφέα φωτοβολταϊκών συστημάτων για την υποστήριξη του δικτύου σε συμμετρικά και ασύμμετρα σφάλματα. Προς αυτήν την κατεύθυνση, μελετώνται τέσσερις διαφορετικές τεχνικές ελέγχου και πραγματοποιείται σύγκριση μεταξύ τους, έτσι ώστε να αναδειχθεί η καταλληλότερη, σύμφωνα με τους πιο πρόσφατους κώδικες δικτύου.Αρχικά, παρουσιάζονται αναλυτικά οι απαιτήσεις των σύγχρονων κωδίκων δικτύου για τη συμπεριφορά των σταθμών παραγωγής κατά τη διάρκεια σφαλμάτων, με έμφαση στις σχετικές απαιτήσεις του ENTSO-E, ενώ γίνεται αναφορά και στους κανονισμούς διαχειριστών επιμέρους ευρωπαϊκών χωρών. Η έλλειψη συγκεκριμένων απαιτήσεων για τον τρόπο αντιμετώπισης των ασύμμετρων σφαλμάτων, αφήνει περιθώρια αναζήτησης εναλλακτικών μορφών υποστήριξης.Στη συνέχεια πραγματοποιείται περιγραφή των διατάξεων που απαρτίζουν τη φωτοβολταϊκή μονάδα παραγωγής, στις οποίες συντελείται η εφαρμογή των ελέγχων, ενώ παρουσιάζονται και ορισμένα βασικά στοιχεία θεωρίας, τα οποία είναι απαραίτητα για να κατανοήσουμε τη συνεισφορά του συνολικού συστήματος στην υποστήριξη του δικτύου κατά τη διάρκεια σφαλμάτων.Περνώντας στο κομμάτι του ελέγχου, εξετάζονται τρεις εναλλακτικοί τύποι διατάξεων κλειδώματος φάσης (PLL), οι οποίοι είναι απαραίτητοι για το συγχρονισμό της μονάδας με το δίκτυο και επιλέγεται ο πιο αποδοτικός, βάσει προσομοιώσεων. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται οι εξεταζόμενες στρατηγικές ελέγχου ρευμάτων του αντιστροφέα και περιγράφονται αναλυτικά τα κριτήρια λειτουργίας τους σε συνθήκες σφάλματος του δικτύου. Η επιβεβαίωση της ορθής λειτουργίας τους και η σύγκρισή τους επιτυγχάνεται, επίσης, μέσω προσομοιώσεων, για μία κοινή τοπολογία δικτύου και σύνδεση της φωτοβολταϊκής εγκατάστασης στην πλευρά της Μέσης Τάσης.Τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων επιβεβαιώνονται πειραματικά σε διάταξη μικρής ισχύος του εργαστηρίου Ηλεκτρικών Μηχανών και Ηλεκτρονικών Ισχύος του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου, όπου επαληθεύεται η λειτουργία των τριών διατάξεων PLL και της στρατηγικής που επιλέχθηκε ως καταλληλότερη για εφαρμογή σε όλους τους τύπους σφαλμάτων του δικτύου. Τέλος, ακολουθούν τα συμπεράσματα από τη συνολική διερεύνηση που πραγματοποιήθηκε στην εργασία.