Ανάλυση Λειτουργίας Και Έλεγχος Συστήματος Ανεμογεννήτριας Μεταβλητών Στροφών Διασυνδεδεμένης Στο Δίκτυο

Abstract

Η αιολική ενέργεια αποτελεί μια από τις πλέον διαδεδομένες μορφές ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Η όλο και αυξανόμενη ανάπτυξη ανεμογεννητριών στα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας δημιουργεί νέες απαιτήσεις ως προς τη λειτουργία των ανεμογεννητριών. Βασική επιδίωξη των αιολικών συστημάτων αποτελεί η κατά το δυνατό αδιάλειπτη σύνδεση τους στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας και η ικανότητα λειτουργίας τους ακόμα και σε περιπτώσεις διαταραχών που λαμβάνουν χώρα σε αυτό. Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την ανάπτυξη ενός δυναμικού μοντέλου εργαστηριακού συστήματος ανεμογεννήτριας μεταβλητών στροφών διασυνδεδεμένης στο δίκτυο. Η εργαστηριακή διάταξη που εξετάζεται αποτελείται από ένα κινητήρα ΣΡ (DC) ο οποίος προσομοιώνει τη λειτουργία του ανεμοκινητήρα και περιστρέφει μία γεννήτρια μονίμων μαγνητών. Ένας μετατροπέας ανύψωσης τάσης (boost converter) χρησιμοποιείται για να ανυψώσει την τάση και να πραγματοποιήσει τη διαδικασία εύρεσης του σημείου μέγιστης ισχύος (maximum power point tracking, MPPT) ενώ ένας αντιστροφέας τύπου πηγής τάσης αναλαμβάνει τη διασύνδεση με το δίκτυο. Μελετώνται τρεις διαφορετικές μεθοδολογίες ελέγχου MPPT ενώ όσον αφορά στον έλεγχο του αντιστροφέα, χρησιμοποιείται διανυσματικός έλεγχος σε στρεφόμενο πλαίσιο στον άξονα (d-q) επιτρέποντας την εύκολη ρύθμιση της εγχεόμενης ενεργού και άεργου ισχύος. Εκτός από την ανάλυση ομαλής λειτουργίας του συστήματος, προσομοιώνεται η λειτουργία σε περιπτώσεις βύθισης της τάσης του δικτύου. Στη περίπτωση αυτή προτείνεται κατάλληλη τροποποίηση του ελέγχου του αντιστροφέα ώστε να παρακολουθεί την τάση του δικτύου επιτρέποντας την αδιάλειπτη διασυνδεδεμένη λειτουργία της διάταξης υπό συγκεκριμένες συνθήκες διαταραχών. Οι συνθήκες αυτές εξαρτώνται από τις δυνατότητες του αντιστροφέα και από τα όρια αντοχής που θέτουν τα διεθνή πρότυπα.