Σχεδιασμός τεχνολογίας synchronverter και πειραματική υλοποίηση
| datacite.contributor.RelatedPerson | Αλεξανδρίδης, Αντώνιος | |
| datacite.contributor.RelatedPerson | Βοβός, Παναγής | |
| datacite.contributor.Supervisor | Κωνσταντόπουλος, Γεώργιος | |
| dc.contributor.author | Καφρίτσας, Γεώργιος | |
| dc.contributor.other | Kafritsas, Georgios | |
| dc.date.accessioned | 2025-10-22T06:21:49Z | |
| dc.date.available | 2025-10-22T06:21:49Z | |
| dc.date.issued | 2025-10-07 | |
| dc.degree | graduateThesis | |
| dc.description.abstract | Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζει στην ανάπτυξη και αξιολόγηση της μεθόδου ελέγχου “synchronverter” για μετατροπείς ισχύος με στόχο να μιμούνται τη συμπεριφορά των σύγχρονων γεννητριών, προσφέροντας εικονική αδράνεια στα σύγχρονα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας . Στο εισαγωγικό μέρος παρουσιάζεται το ενεργειακό πλαίσιο και οι σύγχρονες προκλήσεις που συνδέονται με την ενεργειακή μετάβαση, με έμφαση στη διείσδυση των ΑΠΕ και τη συνεπακόλουθη μείωση της μηχανικής αδράνειας στα δίκτυα. Αναλύεται η σημασία της ευστάθειας, η ταξινόμηση των μορφών αστάθειας (γωνίας ισχύος, τάσης, συχνότητας) και ο ρόλος της αδράνειας στην απόκριση συχνότητας. Στη συνέχεια αναπτύσσονται τα μαθηματικά μοντέλα και οι αρχές λειτουργίας της σύγχρονης γεννήτριας και των μετατροπεών ισχύος, τα οποία θεμελιώνουν τη θεωρητική βάση πάνω στην οποία αναπτύσσεται ο synchronverter. Ακολούθως, περιγράφεται αναλυτικά η δομή του: το κύκλωμα ισχύος και οι ελεγκτές. Παρουσιάζονται διαφορετικές στρατηγικές ελέγχου για λειτουργία σε διασύνδεση με το δίκτυο (Droop Control, Power Setpoint) αλλά και μεμονωμένα φορτία (P–f και Q–v control loops). Ιδιαίτερη βαρύτητα δίνεται στην στρατηγική ελέγχου της τιμής της εικονικής αδράνειας, με στόχο την βέλτιστη απόκριση συχνότητας σε μια διαταραχή. Ακολουθεί η ενότητα των προσομοιώσεων που πραγματοποιήθηκαν στο περιβάλλον Simulink του MATLAB, με σκοπό τη μελέτη και τη κατανόηση της συμπεριφοράς του synchronverter και των στρατηγικών ελέγχου του, τόσο σε λειτουργία διασύνδεσης με το δίκτυο όσο και σε αυτόνομη λειτουργία με φορτίο. Τέλος, η σχεδίαση του ελεγκτή αξιολογήθηκε σε πραγματικές συνθήκες λειτουργίας μέσω της χρήσης του Typhoon HIL 404 hardware και ενός πραγματικού κυκλώματος ισχύος. Παρατίθονται και εξετάζονται τα πειραματικά αποτελέσματα επιβεβαιώνοντας τη σωστή λειτουργία του ελεγκτή. Η εργασία ολοκληρώνεται με συμπεράσματα και προτάσεις για μελλοντική έρευνα. | |
| dc.description.translatedabstract | The current thesis focuses on the development and evaluation of the “synchronverter” control method for power converters, aiming to emulate the behavior of synchronous generators and provide virtual inertia to modern power systems. The introductory part presents the energy framework and the current challenges associated with the energy transition, with emphasis on the penetration of Renewable Energy Sources (RES) and the consequent reduction of mechanical inertia in the grids. The importance of stability is analyzed, along with the classification of instability phenomena (angle, voltage, and frequency stability) and the role of inertia in frequency response. Subsequently, the mathematical models and operating principles of the synchronous generator and power converters are developed, which establish the theoretical foundation upon which the synchronverter is built. Thereafter, the structure of the power circuit and the controllers are described in detail. Different control strategies are presented for operation in grid-connected mode (Droop Control, Power Setpoint) as well as in stand-alone mode with isolated loads (P–f and Q–v control loops). Particular emphasis is placed on the control strategy of virtual inertia, aiming to optimize the frequency response following a disturbance. The simulation studies carried out in MATLAB/Simulink follow, designed to investigate and understand the system’s behavior both in grid-connected operation and in stand-alone operation with load. Finally, the controller design was evaluated under real operating conditions through the use of the Typhoon HIL 404 hardware platform and a physical power circuit. The experimental results are presented and analyzed, confirming the correct operation of the controller. The thesis concludes with the main findings and suggestions for future research. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/30814 | |
| dc.language.iso | el | |
| dc.rights | Attribution-ShareAlike 3.0 Greece | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/gr/ | |
| dc.subject | Εικονική αδράνεια | |
| dc.subject | Εικονική σύγχρονη γεννήτρια | |
| dc.subject | Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας | |
| dc.subject.alternative | Synchronverter | |
| dc.subject.alternative | Droop control | |
| dc.subject.alternative | Renewable energy sources | |
| dc.title | Σχεδιασμός τεχνολογίας synchronverter και πειραματική υλοποίηση | |
| dc.title.alternative | Synchronverter technology design and expiremental implementetion |