Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/12063
Title: Συμβατικός έλεγχος στατισμού πραγματικής ισχύος-συχνότητας (P - ω) και αέργου ισχύος-τάσης (Q - V) σε χαμηλής τάσης AC μικροδίκτυο με μετατροπείς ισχύος
Other Titles: Conventional active power-frequency (P - ω) and reactive power-voltage (Q - V) droop control in highly resistive line of low-voltage converter-based AC microgrid
Authors: Δροσερός, Ευθύμιος
Keywords: Συμβατικός έλεγχος
Μικροδίκτυα
Ηλεκτρικής ισχύος
Keywords (translated): Droop control
Microgrids
Electric power
Abstract: Στην παρούσα διπλωματική εργασία αρχικά παρουσιάζεται συνοπτικά η βασική δομή και οργάνωση των διασυνδεδεμένων και αυτόνομων ηλεκτρικών δικτύων που χρησιμοποιούνται στις μέρες μας. Γίνεται επίσης αναφορά στις διάφορες ηλεκτρικές διατάξεις και στοιχεία που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή, μεταφορά και διανομή της ηλεκτρικής ισχύος. Έπειτα αναφέρονται και αναλύονται επιγραμματικά οι διάφορες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και οι τρόποι εκμετάλλευσής τους για την επίτευξη αποδοτικής παραγωγής ισχύος. Στη συνέχεια αναπτύσσεται αναλυτικά η έννοια των μικροδικτύων, η γενική δομή και λειτουργία τους, όπως και οι διάφορες πηγές παραγωγής αυτών των δικτύων. Επίσης αναλύονται οι τρόποι και τα μέσα που αξιοποιούνται για τον έλεγχο, τη διαχείριση και την προστασία των μικροδικτύων και τα βασικά στοιχεία και διατάξεις που χρησιμοποιούνται. Ακόμη γίνεται ένας πρώτος σχολιασμός του μοντέλου μικροδικτύου που θα μελετήσουμε σε αυτή τη διπλωματική και επεξηγείται εν συντομία ο τρόπος αλληλεπίδρασης των μικροδικτύων με το δίκτυο διανομής ενός διασυνδεδεμένου ηλεκτρικού δικτύου. Βασικός σκοπός της διπλωματικής είναι η πραγματοποίηση κατάλληλων προσομοιώσεων διαφόρων περιπτώσεων εφαρμογής του συμβατικού ελέγχου στατισμού σε μοντέλο μικροδικτύου και η διεξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων. Στη συνέχεια του πονήματος γίνεται η γενική περιγραφή του συμβατικού ελέγχου στατισμού, των βρόγχων ελέγχου του και οι τρόποι εφαρμογής του στα μικροδίκτυα. Ακολουθεί η καταγραφή όλων των μαθηματικών εξισώσεων περιγραφής του ελέγχου και πραγματοποιείται ανάλυση μικρού σήματος για την εύρεση των περιορισμών ευστάθειάς του. Έπειτα γίνεται μία πιο λεπτομερής περιγραφή του προς μελέτη μοντέλου μικροδικτύου και αναλύεται η έννοια της εισαγωγής εικονικής αντίστασης. Μετά καταγράφονται οι τελευταίοι επιπρόσθετοι περιορισμοί που διέπουν τον έλεγχο, τα μαθηματικά δεδομένα και οι τιμές των παραμέτρων που θα χρησιμοποιήσουμε στις διάφορες προσομοιώσεις εφαρμογής του ελέγχου που θα ακολουθήσουν. Στη συνέχεια γίνεται αναλυτική περιγραφή όλων των σεναρίων προσομοίωσης που θα πραγματοποιηθούν στο μελετώμενο μοντέλο μικροδικτύου και διεξάγονται όλα τα μαθηματικά και κυκλωματικά μοντέλα υπολογισμού χρήσιμων παραμέτρων του μικροδικτύου για κάθε σενάριο. Βάση των προηγούμενων αναλύσεων και εξισώσεων υλοποιούνται όλες οι προσομοιώσεις ελέγχου για κάθε σενάριο μελέτης του μικροδικτύου. Όπου κατά τη διεξαγωγή των διαφόρων σεναρίων προσομοίωσης γίνεται αναλυτική περιγραφή της κατασκευής του βασικού μοντέλου προσομοίωσης στο περιβάλλον προσομοίωσης και των απαραίτητων τροποποιήσεων που πρέπει να γίνουν στο μοντέλο προσομοίωσης κάθε φορά. Επίσης τροποποιούνται οι κυκλωματικές εξισώσεις περιγραφής κάθε σεναρίου, με τρόπο τέτοιο ώστε να μπορούν να εισαχθούν σε κάθε μοντέλο προσομοίωσης του περιβάλλοντος προσομοίωσης. Παράλληλα μετά το πέρας της προσομοίωσης κάθε σεναρίου, διεξάγονται κατάλληλα διαγράμματα αποτελεσμάτων για διάφορες παραμέτρους του μικροδικτύου. Με τη βοήθεια αυτών των διαγραμμάτων καταλήγουμε σε χρήσιμα συμπεράσματα για το ποσοστό επιτυχίας του ελέγχου, το ρυθμό απόκρισής του και την ακρίβεια των αποτελεσμάτων του. Το παρόν έργο ολοκληρώνεται με την επισκόπηση και το σχολιασμό των αποτελεσμάτων των προσομοιώσεων του συμβατικού ελέγχου και την προτροπή για τη μελλοντική έρευνα και εξέλιξή του, ενώ δίνονται κίνητρα σύνθεσης και χρήσης άλλων παρόμοιων ελέγχων.
Abstract (translated): The present postgraduate thesis initially summarises the basic structure and organization of the interconnected and autonomous power grids used nowadays. It also mentions the various electrical devices and electrical components that are used for the production, transport and distribution of the electric power. Then, the renewable energy sources and their exploitation patterns for producing power are shortly reported and analysed. Subsequently, the concept of microgrids, their general structure and operation, as well as the various sources of these grids are presented. Also, the ways and means that are exploited for the control, the management and the protection of microgrids and the basic electrical devices and electrical components that are used, are also reported. Furthermore, the microgrid model studied in the present thesis is summarised, while additionally, the way of interaction between the microgrids and distribution system of one interconnected power grid is shortly explained. The basic purpose of the present thesis is to realize conventional droop control simulations for different experimental cases on a microgrid and to conclude useful results. Subsequently a general description of the conventional droop control, its control loops and the application of the control on microgrids is performed. Follows a record of the mathematical equations that describe the control, and a small signal analysis is carried out for the stability limitations to be found. Next, a more detailed analysis of the microgrid model under study is performed and the concept of the introduction of a virtual resistance is presented. Follows a report of the last additional restrictions governing the control, the mathematical data and the values of the parameters that will be used in the following conventional droop control simulations. A detailed description of the simulation cases that will be applied on the microgrid model is performed, while all the circuit and mathematical equations, by which all the useful parameters for the simulations will be extracted, is carried out for each case. Based on the aforementioned analysis and equations, all the simulations of the conventional droop control are realised for each case study of the microgrid. During the simulation cases, an analytic description of the production of the basic simulation model in the simulation environment and all the necessary modifications performed each time in the simulation model, are reported. Also, the circuit equations of each case are modified accordingly so that they can be properly introduced in every corresponding simulation model of the simulation environment. Alongside with the integration of each simulation case, proper result diagrams for different cases of the microgrid are shown. With the help of these diagrams we draw useful conclusions for the success rate of control, the response rate and the accuracy of the results. Finally, the thesis is completed with the review and comment on the conventional droop control simulation results and the encouragement for future research and development of the control, while motivation for the synthesis and use of other similar controls is given.
Appears in Collections:Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Droseros(ele).pdf5.88 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.