Ανάλυση και σχεδιασμός διάταξης διασύνδεσης συσσωρευτών και φωτοβολταϊκών με το δίκτυο χαμηλής τάσης, μέσω μετατροπέα πολλαπλών εισόδων

Thumbnail Image
Date
2023-10-12
Authors
Σύρμος, Απόστολος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη ενός μετατροπέα DC πολλαπλών εισόδων ο οποίος ενσωματώνεται σε μια δομή μικροδικτύου, το οποίο είναι διασυνδεμένο με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός είναι η ανάλυση όλων των συνιστωσών ενός μικροδικτύου και η επινόηση μιας κατάλληλης τοπολογίας στην οποία ένας μετατροπέας ισχύος θα μπορεί να συνδυάζει την αποθήκευση ενέργειας και φωτοβολταϊκά συστήματα επιτελώντας διάφορες χρήσιμες λειτουργίες προκειμένου να μπορεί να διασυνδέεται με δίκτυα συνεχούς ρεύματος (DC). Αρχικά μελετήθηκε εκτενώς ο τρόπος διασύνδεσης ενός τέτοιου μετατροπέα με το δίκτυο χαμηλής τάσης μέσω ενός αντιστροφέα ισχύος ο οποίος δέχεται στην είσοδο του το υπό μελέτη σύστημα. Επίσης βασικός στόχος ήταν η εύρεση ενός μετατροπέα DC -DC με όσο το δυνατό μικρότερο αριθμό απαιτούμενων στοιχείων ο οποίος να μπορεί ταυτόχρονά να φέρει εις πέρας λειτουργίες παραγωγής ενέργειας, φόρτισης της μπαταρίας και παροχής υπηρεσιών ως προς το δίκτυο χαμηλής τάσης. Στη συνέχεια διαπιστώθηκε η ανάγκη για συνδυασμό του δικτύου χαμηλής τάσης με τοπικά φορτία κατανάλωσης στην μια πλευρά του συστήματος αλλά και του φωτοβολταϊκού συστήματος με το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας στη πλευρά συνεχούς. Η τοπολογία οδηγήθηκε σε μια μορφή δύο υποσυστημάτων που αναφέρονται στην πλευρά AC με τον τριφασικό αντιστροφέα ισχύος και στην πλευρά DC με τον υπό μελέτη μετατροπέα τριών θυρών (Three Port Converter) ο οποίος είναι ικανός, με συγκεκριμένο έλεγχο, να διαμορφώσει αρκετά μονοπάτια ροής ισχύος ανάλογα με τις ανάγκες που προέκυψαν στην συνέχεια. Το επόμενο βήμα ήταν η μελέτη βασικών θεμάτων ελέγχου όλων των λειτουργιών και των ασταθειών των μεταβατικών φαινομένων που μπορεί να προκύψουν σε ένα τέτοιου είδους συστήματος. Αναλύθηκε πλήρως η ικανότητα αντιμετώπισης βραχύβιων σφαλμάτων από την πλευρά του μετατροπέα (FTRC) και σχεδιάστηκε ένας ιεραρχικός αλγόριθμος αξιοποίησης των λειτουργιών του DC - DC μετατροπέα. Στόχος αυτού είναι η ορθή συνεργασία των δύο υποσυστημάτων αλλά και η βέλτιστη διαχείριση ενέργειας με σύγχρονες τεχνικές συγκροτώντας ένα high level Energy Management System (EMS). Ιδιαίτερη σημασία δόθηκε στην δημιουργία ενός γενικού ελεγκτή ο οποίος επιτηρεί τόσο για την ασφάλεια του συστήματος όσο και για την επιλογή του mode που θα επιβάλλει με την επιθυμητή ροή ενέργειας. Τέλος έγιναν προσομοιώσεις σε τυχαίες καταστάσεις του συστήματος αυτού προκειμένου να ελεγχθεί ο αυτόματος έλεγχος και η ιεράρχηση των τρόπων λειτουργίας και προτείνεται μια αρχική σχεδίαση του μετατροπέα με επιλογή συγκεκριμένων στοιχείων .
Description
Keywords
Μετατροπείς πολλαπλών εισόδων, Μετατροπείς DC-DC, Μικροδίκτυα, Συσσωρευτές, Φωτοβολταϊκά συστήματα, Αντιστροφείς
Citation