Συμβολή Στην Ανάπτυξη Τεχνικών Ελέγχου Για Συστήματα Διασύνδεσης Υψηλής Τάσης, Συνεχούς Ρεύματος, Τύπου Πηγής Τάσης (vsc-hvdc), Θαλάσσιων Αιολικών Πάρκων Και Νησιών

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας διατριβής είναι η συμβολή στη μεταβατική μοντελοποίηση και στην ανάπτυξη τεχνικών ελέγχου συστημάτων διασύνδεσης υψηλής τάσης, συνεχούς ρεύματος, τύπου πηγής τάσης (VSC-HVDC), για εφαρμογές διασύνδεσης θαλάσσιων αιολικών πάρκων (ΘΑΠ) και νησιωτικών συστημάτων με το ηπειρωτικό σύστημα. Η διατριβή κινήθηκε σε τέσσερις βασικούς άξονες: (α) στην ανάπτυξη δυναμικών μοντέλων προσομοίωσης υπεράκτιων ανεμογεννητριών (Α/Γ) και μετατροπέων ισχύος HVDC πολλαπλών επιπέδων, (β) στη συγκριτική αξιολόγηση εναλλακτικών τεχνικών επίτευξης αδιάλειπτης λειτουργίας και απόκρισης συχνότητας σε ακτινική διασύνδεση VSC-HVDC ενός ΘΑΠ, (γ) στη διερεύνηση της ικανότητας συγχρονισμού ενός συνδέσμου VSC-HVDC που συνδέεται σε νησιωτικό σύστημα με συνύπαρξη πολλαπλών πηγών ηλεκτροδότησης, και (δ) στον έλεγχο πολυτερματικών δικτύων VSC-HVDC, τόσο σε συνθήκες μόνιμης κατάστασης όσο και σε μεταβατικές συνθήκες.Αρχικά, παρουσιάζονται τα μεταβατικά μοντέλα και οι παραλλαγές ελέγχου που αναπτύχθηκαν για μετατροπείς HVDC, ανάλογα με την εξεταζόμενη εφαρμογή. Παρουσιάζονται αποτελέσματα προσομοιώσεων με στόχο την αξιολόγηση της δυναμικής συμπεριφοράς ακτινικής διασύνδεσης VSC-HVDC, και την επικύρωση των απλοποιημένων μοντέλων μέσης τιμής. Ακολούθως, η ανάλυση επικεντρώνεται στη συγκριτική αξιολόγηση εναλλακτικών τεχνικών ελέγχου υπεράκτιων Α/Γ και μετατροπέων VSC-HVDC, με στόχο την επίτευξη αδιάλειπτης λειτουργίας και απόκρισης συχνότητας. Εξετάζονται συμβατικές τεχνικές ελέγχου που έχουν προταθεί στη βιβλιογραφία, αλλά και μια νέα στρατηγική ελέγχου που προτείνεται στην παρούσα διατριβή για το σύστημα ΘΑΠ-υπεράκτιου μετατροπέα HVDC. Στη συνέχεια, η ανάλυση επικεντρώνεται στη διερεύνηση της ικανότητας συγχρονισμού ενός νησιωτικού μετατροπέα VSC-HVDC σε οποιαδήποτε πιθανή κατάσταση λειτουργίας, όπως πχ σε παράλληλη λειτουργία με εξωτερική διασύνδεση εναλλασσόμενου ρεύματος (ΕΡ) ή/και τοπική συμβατική παραγωγή, καθώς και κατά τη μετάβαση σε λειτουργία παθητικού συστήματος.Το τελευταίο μέρος της διατριβής αφορά στην ανάλυση πολυτερματικών δικτύων HVDC σε συνθήκες μόνιμης κατάστασης αλλά και σε μεταβατικές συνθήκες λειτουργίας. Πραγματοποιείται συγκριτική αξιολόγηση εναλλακτικών τεχνικών ελέγχου ισχύος-τάσης με ανάλυση ροής ισχύος, και στη συνέχεια εξετάζεται η ικανότητα αδιάλειπτης λειτουργίας του πολυτερματικού δικτύου σε συνθήκες σφάλματος, καθώς και η συμβολή του στη ρύθμιση συχνότητας του ηπειρωτικού συστήματος.