Σχεδιαση Ελεγχου Dc/dc Μεατροπεα Αμφιδρομης Ροης Ισχυος Για Μικρα Αυτονομα Ηλεκτρικα Συστηματα Με Συσσωρευτες

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η σχεδίαση και μελέτη του ελέγχου ενός dc/dc μετατροπέα αμφίδρομης ροής ισχύος σε μικρά αυτόνομα ηλεκτρικά συστήματα με συσσωρευτές. Σε πρώτο στάδιο, σχεδιάζεται αναλυτικά ο έλεγχος του dc/dc μετατροπέα αμφίδρομης ροής ισχύος λαμβάνοντας υπόψη τις δύο καταστάσεις λειτουργίας του, υποβιβασμού και ανύψωσης τάσης. Σχεδιάζονται δύο διαφορετικοί ελεγκτές για την κάθε κατάσταση λειτουργίας του. Στην συνέχεια, παρουσιάζεται μια αρχή λειτουργίας για τον έλεγχο και τη λειτουργία του dc/dc μετατροπέα αμφίδρομης ροής ισχύος όταν εντάσσεται σε ένα απλό αυτόνομο μικροδίκτυο, με σκοπό να διατηρήσει σταθερή την τάση του dc ζυγού και παράλληλα να ρυθμίσει την ροή ισχύος μεταξύ της φωτοβολταϊκής συστοιχίας, της μπαταρίας και του φορτίου. Αναπτύσσονται οι επιμέρους έλεγχοι που απαιτούνται για την λειτουργία του αυτόνομου μικροδικτύου, δηλαδή ο έλεγχος της φωτοβολταϊκής συστοιχίας μέσω του αλγόριθμου MPPT για μέγιστη απόδοση ισχύος καθώς και ο έλεγχος του VSC για ρύθμιση της τάσης και της συχνότητας του ac φορτίου. Ακόμη, σχεδιάζεται το μοντέλο της μπαταρίας που περιλαμβάνεται στο παρόν μικροδίκτυο. Τέλος, παρουσιάζεται ο ρόλος του dc/dc μετατροπέα αμφίδρομης ροής ισχύος σε εφαρμογές ηλεκτρικών οχημάτων, όπου έχουμε ανατροφοδότηση ενέργειας κατά την φάση πέδησής τους . Παρουσιάζεται μια διαφοροποιημένη, σε σχέση με την πρώτη, αρχή λειτουργίας για τον έλεγχο του dc/dc μετατροπέα προκειμένου να επιτευχθεί καλύτερη αξιοποίηση της ανατροφοδοτούμενης ενέργειας. Ο έλεγχος του ρεύματος φόρτισης της μπαταρίας στην συγκεκριμένη εφαρμογή καθίσταται απαραίτητος για την αποδοτική φόρτιση της μπαταρίας. Το περιβάλλον Matlab και Matlab/Simulink χρησιμοποιήθηκε προκειμένου να γίνουν οι απαραίτητες μοντελοποιήσεις και προσομοιώσεις της παρούσας εργασίας.