Μελέτη τεχνικών ελέγχου περιορισμού ρεύματος ενισχυμένης μεταβατικής ευστάθειας σε δίκτυα με αντιστροφείς

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως σκοπό την μελέτη τεχνικών ελέγχου περιορισμού ρεύματος ενισχυμένης μεταβατικής ευστάθειας σε δίκτυα με αντιστροφείς. Αρχικά, γίνεται μια γενικότερη ανάλυση των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας με έμφαση στην παραγωγή ενέργειας από Ανανεώσιμες Πήγες Ενέργειας. Παρουσιαζονται νέες τοπολογίες δικτύων για την καλύτερη αξιοποίηση των Α.Π.Ε. μαζί με τις απαιτήσεις που πρέπει να πληρούν με βάση τους σύγχρονους Κώδικες Δικτύου των διεθνών προτύπων. Εισάγεται ακόμη η έννοια των ‘έξυπνων αντιστροφέων’ με τις βασικές μορφές ελέγχου τους και με μερικές βοηθητικές εφαρμογές του . Ύστερα γίνεται η μοντελοποίηση και η περιγραφή ενός δικτυού με αντιστροφέα grid-supporting-grid-forming, και αναλύεται η δομή και η λειτουργία των επιμέρους στοιχείων του, των ελεγκτών τάσης, ρεύματος και droop. Ακολούθως, επεξηγείται η κατάσταση περιορισμού ρεύματος κατά την διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος και η μεταβατική ευστάθεια σε δίκτυα με αντιστροφείς, εισάγοντας την έννοια της εικονικής γωνίας ισχύος, περιγράφοντας δυο καταστάσεις αστάθειας. Έπειτα περιγράφονται οι τεχνικές ελεγχόμενου περιορισμού του ρεύματος που μελετήθηκαν και εφαρμοστήκαν στο μοντελοποιημένο δίκτυο, για την ενίσχυση της μεταβατικής ευστάθειας, ο έλεγχος droop ενισχυμένης ευστάθειας και η εικονική εμπέδηση. Τονίζεται ότι οι μέθοδοι αυτοί αποτελούν εργαλεία για τον περιορισμό ρεύματος σε δίκτυα με grid- forming αντιστροφείς. Τέλος γίνεται η υλοποίηση και προσομοίωση του δικτύου με grid-supporting-grid-forming αντιστροφέα στο Matlab Simulink. Το δίκτυο υποβάλλεται σε βραχυκύκλωμα έχοντας μόνο περιοριστή ρεύματος, αποδεικνύοντας ότι το σύστημα οδηγείται σε αστάθεια, με έλεγχο droop ενισχυμένης ευστάθεια και με εικονικής εμπέδηση για κάθε μια από τις δυο περιπτώσεις.