Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/10242
Title: Προσομοίωση εργαστηριακής ανεμογεννήτριας στο προγραμματιστικό περιβάλλον του MATLAB/Simulink
Other Titles: Wind turbine simulation in MATLAB/Simulink
Authors: Γεωργουλάκη, Δέσποινα - Βικτωρία
Keywords: Προσομοίωση
Ανεμογεννήτριες
Keywords (translated): Simulation
Wind turbines
Abstract: Στη σημερινή εποχή το ενδιαφέρον στρέφεται ολοένα και περισσότερο στις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας τόσο για περιβαλλοντικούς όσο για οικονομικούς λόγους. Ο άνεμος αποτελεί μια αστείρευτη και ‘καθαρή’ πηγή ενέργειας που βρίσκεται ελεύθερα στη φύση χωρίς να απαιτεί ενεργητική παρέμβαση από τον άνθρωπο. Η εκμετάλλευση της αιολικής ενέργειας για την παραγωγή ηλεκτρισμού γίνεται από μηχανές που δεσμεύουν την κινητική ενέργεια του ανέμου και τη μετατρέπουν σε ηλεκτρική ώστε να καταναλωθεί απευθείας ή να διοχετευθεί στο δίκτυο μεταφοράς. Οι μηχανές αυτές ονομάζονται ανεμογεννήτριες και συνήθως συναντώνται συναθροισμένες σε αιολικά πάρκα. Η πετρελαϊκή κρίση τη δεκαετία του ’70 οδήγησε στη μεγάλη ανάπτυξη των ανεμογεννητριών και ακόλουθα των αιολικών πάρκων ωστόσο το κόστος τους ήταν αρκετά υψηλό και η χρήση τους περιορισμένη. Σήμερα όμως με την ανάπτυξη της τεχνολογίας τα συστήματα μετατροπής αιολικής ενέργειας αποτελούν μικρό μεν αλλά συνεχώς αυξανόμενο ποσοστό της ενεργειακής παραγωγής. Τα συστήματα μετατροπής αιολικής ενέργειας διαφέρουν από τις συμβατικές γεννήτριες γι’ αυτό και η δυναμική τους μελέτη είναι απαραίτητη ώστε η ισχύς του ανέμου να ενσωματωθεί σε ένα σύστημα ισχύος. Για τη μελέτη και την ανάπτυξη τέτοιων συστημάτων ένα χρήσιμο ‘εργαλείο’ στα χέρια του μηχανικού είναι η προσομοίωση του συστήματος η οποία προσφέρει το πλεονέκτημα να προβλέπει και να περιγράφει τη συμπεριφορά του εξεταζόμενου συστήματος, χωρίς τη χρήση του πραγματικού. Η ανάπτυξη ενός προσομοιωμένου συστήματος είναι ουσιαστικής σημασίας για την εργαστηριακή έρευνα καθώς βελτιώνει την αποδοτικότητα και την αποτελεσματικότητά της ενώ μειώνει το χρόνο διεξαγωγής της και το πειραματικό κόστος. Στην παρούσα εργασία γίνεται προσομοίωση στο περιβάλλον του Matlab/Simulink της εργαστηριακής ανεμογεννήτριας S800 που χρησιμοποιεί γεννήτρια μόνιμου μαγνήτη, και συγκρίνονται τα αποτελέσματά της με πειραματικά αποτελέσματα, ώστε να διαπιστωθεί η εγκυρότητα της προσομοίωσης. Τα κεφάλαια της εργασίας διαρθρώνονται ως εξής: Στο Κεφάλαιο 1 εξετάζεται η κινητήριος δύναμη των ανεμογεννητριών, ο άνεμος ενώ παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα χρήσης της αιολικής ενέργειας καθώς και στατιστικά στοιχεία σε τοπικό και παγκόσμιο επίπεδο. Στο Κεφάλαιο 2 περιγράφονται η λειτουργία, τα είδη αλλά και ο έλεγχος των ανεμογεννητριών. Στο Κεφάλαιο 3 γίνεται αναφορά στις σύγχρονες γεννήτριες, ενώ η προσοχή εστιάζεται στις σύγχρονες γεννήτριες μόνιμου μαγνήτη, στα είδη, στη λειτουργία αλλά και στη μοντελοποίησή τους. Στο Κεφάλαιο 4 αναλύονται ο προσδιορισμός των χαρακτηριστικών μεγεθών της μηχανής, η προσομοίωση του ανεμοκινητήρα, της γεννήτριας και ολόκληρου του συστήματος στο Matlab/Simulink και τα αποτελέσματα που προκύπτουν συγκρίνονται με πειραματικές μετρήσεις που έλαβαν χώρα στο εργαστήριο.  
Abstract (translated): In recent years renewable energy sources attract interest for environmental and economic reasons. Wind is characterized as an endless, clean energy source which demands no human’s interference. Wind machines exploit wind energy for electricity generation as they capture the kinetic energy of wind and convert it into electric energy. These machines are called wind turbines and congregate in wind farms. Financial crisis in gas in the early seventies contributed to the development of wind turbines, however, the cost was too high and their use was limited. Nowadays, the development of technology leads to the increment of wind energy conversion systems for energy production. Wind energy conversion systems differ from conventional generators, hence they demand dynamical study in order to assimilate that power of wind in the power system. Engineers require simulation programs in order to study and develop these systems. Simulation can describe and predict a system’s behavior as in the real case. Development of simulated system is essential for researchers due to the less time and cost needed compared to the experimental procedure as well as for efficiency matters. This study presents the simulation of the S800 wind turbine which consists of a permanent magnet synchronous generator in Matlab/Simulink. The simulated values of this model are compared to experimental measurements in order to validate the accuracy of simulation. Chapter 1 describes the power and the statistical analysis of wind and the advantages of wind energy use. Furthermore, it presents statistical data from Europe and globally. In Chapter 2 the operation, types and power control of wind turbines are described. Chapter 3 refers to synchronous generators and specifically to types, operation and modeling of permanent magnet synchronous machines. In Chapter 4 simulation of the wind turbine is extensively described and the results are compared to experimental measurements
Appears in Collections:Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Georgoulaki(ele).pdf4.75 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons