Μελέτη Των Κυκλοφορούντων Ρευμάτων Στα Dc Μικροδίκτυα Με Σκοπό Την Ελαχιστοποίησή Τους

Abstract

Τα χαμηλής τάσης συνεχούς ρεύματος μικροδίκτυα (LVDC MGs) είναι μια τεχνολογία που ολοένα και περισσότερο τραβάει την προσοχή των ερευνητών. Λόγω των πλεονεκτημάτων τους έναντι στα αντίστοιχα AC δίκτυα, ήδη χρησιμοποιείται σε κάποιες εφαρμογές. Ωστόσο, κάποια απ’τα μειονεκτήματά τους είναι αρκετά σημαντικά, ώστε η τεχνολογία αυτή να μην έχει αποκτήσει προς το παρόν ευρεία χρήση. Το σημαντικότερο μειονέκτημά τους είναι η δημιουργία ρευμάτων τα οποία αντί να καταλήγουν στο φορτίο, κυκλοφορούν σε βρόχους που δημιουργούνται μεταξύ των πηγών. Έτσι οδηγούν μεγάλες απώλειες ενέργειας. Τα ρεύματα αυτά ονομάζονται κυκλοφορούντα ρεύματα. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκαν οι συνθήκες δημιουργίας τους σε διάφορες τοπολογίες των LVDC MGs με σκοπό την ελαχιστοποίησή τους. Η καταπολέμηση του συγκεκριμένου φαινομένου έχει επιτεύχθει μέσω της εφαρμογής ενός πρωτογενούς ελέγχου στο δίκτυο.Αναλυτικότερα, στο κεφάλαιο 1, αναλύεται η έννοια των LVDC MGs και παρουσιάζονται τα δύο είδη των τοπολογιών που αυτά απαντώνται. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους έναντι των αντίστοιχων AC δικτύων και διατυπώνεται το πρόβλημα της δημιουργίας των κυκλοφορούντων ρευμάτων. Τέλος, γίνεται μία σύντομη εισαγωγή στα διάφορα επίπεδα ελέγχου που εφαρμόζονται στα LVDC MGs προκειμένου να αντιμετωπίσουμε τα κυκλοφορούντα ρεύματα.Στο κεφάλαιο 2 γίνεται η θεωρητική ανάλυση των τοπολογιών που εξετάζονται στην συγκεκριμένη διπλωματική εργασία και μέσω των εξισώσεων των ρευμάτων του εκάστοτε δικτύου, επιτυγχάνεται η μοντελοποίηση της εκάστοτε τοπολογίας. Στην συνέχεια, μέσω των σχέσεων αυτών, απομονώνονται τα κυκλοφορούντα ρεύματα και προκύπτει η συνθήκη δημιουργίας τους σε κάθε τοπολογία.Στο κεφάλαιο 3 εφαρμόζεται ο πρωτογενής παθητικός έλεγχος Droop (Droop Control) με σκοπό την καταστολή των κυκλοφορούντων ρευμάτων. Αποτέλεσμα της εφαρμογής του ελέγχου Droop είναι η δημιουργία εξισώσεων για κάθε τοπολογία, βάση των οποίων ελαχιστοποιούνται τα κυκλοφορούντα ρεύματα.Στο κεφάλαιο 4, υπολογίζονται τα αποτελέσματα της θεωρητικής ανάλυσης κάθε τοπολογίας. Τα αποτελέσματα προκύπτουν από τις εξισώσεις των ρευμάτων του κεφαλαίου 2 και για συγκεκριμένα μεγέθη της τοπολογίας. Στη συνέχεια συγκρίνονται με τα αντίστοιχα μεγέθη που προκύπτουν απ'την προσωμοίωσης με χρήση των προγραμμάτων Matlab και Matlab Simulink, με σκοπό τον έλεγχο της ορθότητας των θεωρητικών εξισώσεων πριν την εφαρμογή του ελέγχου Droop (Droop Control). Ακόμη, με τη βοήθεια αυτών των προγραμμάτων και χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις του κεφαλαίου 3, εφαρμόζεται ο έλεγχος Droop σε όλες τις παραπάνω τοπολογίες. Απώτερος σκοπός είναι ο έλεγχος της ορθότητάς του και της αποτελεσματικότητας του ελέγχου Droop στην αντιμετώπιση του φαινομένου των κυκλοφορούντων ρευμάτων.