Βελτίωση της μελέτης ευστάθειας της μεθόδου Power Hardware in the Loop για εφαρμογές διεσπαρμένης παραγωγής

Abstract

Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η βελτίωση της μελέτης της ευστάθειας της μεθόδου Power Hardawre in the Loop (PHIL) για εφαρμογές διεσπαρμένης παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Η μέθοδος PHIL αποτελεί ένα πρωτοποριακό εργαλείο που ανταποκρίνεται στις σύγχρονες απαιτήσεις για τη διεξαγωγή προσομοιώσεων και πειραμάτων, καθώς επιτρέπει τη διασύνδεση πραγματικού εξοπλισμού (Hardware Under Test – HUT) με προσομοιωμένα συστήματα, μέσω ενισχυτών ισχύος (Power Amplifiers). Αρχικά γίνεται εισαγωγή στις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) και στη Διεσπαρμένη Παραγωγή, καθώς χάρη σε αυτές πραγματοποιείται τα τελευταία χρόνια η μετάβαση από τα συμβατικά παθητικά δίκτυα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας στα ενεργά. Παρουσιάζεται θεωρία ελέγχου αντιστροφέων, συμπεριλαμβάνοντας τη χρήση του PR ελεγκτή, που χρησιμεύει στην ανάλυση παρακάτω. Στη συνέχεια, αφού γίνεται μια εισαγωγή στη μέθοδο HIL, περιγράφεται συνοπτικά ο προσομοιωτής πραγματικού χρόνου (Real Time Digital Simulator – RTDS) ο οποίος προσομοιώνει το ηλεκτρικό δίκτυο σε πραγματικό χρόνο. Περιγράφονται οι βασικοί μέθοδοι εκτίμησης της ευστάθειας μιας PHIL προσομοίωσης, δηλαδή το κριτήριο ευστάθειας Nyquist, ο γεωμετρικός τόπος ριζών, το κριτήριο ευστάθειας Bode, η προσομοίωση μέσω διαγράμματος βαθμίδων, αλλά και η δυναμική εικονική προσομοίωση PHIL, ενώ ύστερα συγκρίνονται μέσω των αποτελεσμάτων της εφαρμογής τους στη μελέτη ευστάθειας PHIL συστημάτων. Με τη χρήση των παραπάνω μεθόδων μελετάται η επίδραση του αλγορίθμου ελέγχου αντιστροφέα στην ευστάθεια του PHIL συστήματος σε αντίθεση με την κοινή πρακτική που λαμβάνει υπόψη μόνο το φίλτρο εξόδου του. Πιο συγκεκριμένα, εκτιμήθηκε η επίδραση των παραμέτρων Kp, Ki, αλλά και της προσθήκης των διακοπτικών στοιχείων και της λειτουργίας ως πηγή ενεργού και άεργου ισχύος και εξήχθησαν χρήσιμα συμπεράσματα.