Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/2564
Title: Ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα και ασφαλής σχεδιασμός φωτοβολταϊκών συστημάτων
Authors: Πάνος, Απόστολος
Issue Date: 2010-01-19T10:13:05Z
Keywords: Ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα
Φωτοβολταϊκά συστήματα
Σχεδιασμός ασφαλείας
Keywords (translated): Electromagnetic compatibility
Photovoltaic systems
Safety design
Abstract: Σε αυτή την εργασία ερευνήθηκε λεπτομερώς η ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα (EMC) και η ασφάλεια ενός Φ/Β συστήματος. Τα συμπεράσματα από αυτές τις έρευνες θα συμβάλουν στη βελτίωση ή/και τη δημιουργία προτύπων σχετικά με την EMC και την ασφάλεια των συστημάτων . Τα κύρια θέματα που καλύπτονται από την εργασία είναι - έρευνες σχετικά με το ηλεκτρομαγνητικό περιβάλλον (π.χ. επίδραση από κεραυνό, μετρήσεις στο δίκτυο χαμηλής τάσης και υπερτάσεις) - έρευνες όσον αφορά τις εκπομπές (παρεμβολές στη περιοχή ραδιοφωνικών συχνοτήτων και περεμβολές λόγω αγωγής στις γραμμές συνεχούς.) - έρευνες που στοχεύουν στην διαμόρφωση των απαιτήσεων ασφαλείας. Οι κοινές δοκιμές ασφαλείας έναντι σε πλήγμα κεραυνού είναι βασισμένες σε ξεπερασμένα δεδομενα και δεν απεικονίζουν την πραγματική καταπόνηση. Για να υπερκεραστει αυτή η κατάσταση που διαπιστωθηκε σχετικά με την έμμεση επίδραση πλήγματος κεραυνού σε φ/β σύστημα, πραγματοποιήθηκε έρευνα σε έναν πειραματικό σταθμό που εγκαταστάθηκε σε θέση με υψηλό ποσοστό πληγμάτων από κεραυνό (Ng) (βουνό "Gaisberg", Αυστρία). Ένα σημαντικό αποτέλεσμα από τις μετρήσεις είναι ότι η κλήση του μετώπου του ρεύματος κεραυνού είναι κατά μέσον όρο 4 φορές υψηλότερη από τον τυποποιημένο παλμό ρεύματος 1.2/50 μs. Ένα σύστημα ανάλυσης αυτόνομων φ/β συστημάτων που χρησιμοποιείται στη νήσο Fuerteventura και εκτελέστηκε από την EnEtica, την arsenal research και την ISET έχει παρουσιάσει ποικιλία προβλημάτων όσον αφορά τα φ/β συστήματα. Μεταξύ αυτών, είναι προβλήματα με υπερρεύματα και βραχυκυκλώματα, ραδιο εκπομπή, αρμονικές, κλιματολογική επιρροή (κάλυψη από άμμο, διάβρωση), και άλλα. Τα αποτελέσματα από αυτές τις έρευνες χρησιμοποιήθηκαν για να υπογραμμίσουν την ανάγκη για νέες δοκιμές σε μερικά ηλεκτρονικά τμήματα των φ/β συστημάτων . ΟΙ μετρήσεις για το δίκτυο χαμηλής τάσης εκτελέσθηκαν από την EAM. Πρώτα, δίνεται μια επισκόπηση για τα χαρακτηριστικά του δικτύου χαμηλής τάσης από την άποψη των διακυμάνσεων της τάσης, της ανάλυσης αρμονικών, της σύνθετης αντίστασης, και άλλων παραμέτρων. Αφετέρου ερευνήθηκε η ανατροφοδότηση των Φ/Β συστημάτων στο δίκτυο χαμηλής τάσης . Η κύρια προσοχή της έρευνας της ISET εστιάστηκε στις έρευνες σχετικά με τη παρεμβολή των φ/β συστημάτων στις ραδιοφωνικές συχνότητες. Ένα αποτέλεσμα αυτών των ερευνών είναι χαρακτηριστικά, η σύνθετη αντίσταση και ο συντελεστής κεραίας των φ/β συστημάτων. Με βάση αυτήν την έρευνα προτείνεται μια εργαστηριακή εγκατάσταση με προσομοιωτή δικτύου με συνθετη αντίσταση γραμμής συνεχούς ρεύματος . Η έρευνα για άλλες απαιτήσεις, σχετικά με τους αντιστροφείς όσον αφορά τις παρεμβολές σε γραμμές εναλασσόμενου ρεύματος και τις αρμονικές, έχουν οδηγήσει σε πολλές νέες βελτιώσεις και προτάσεις σχετικά με την οργάνωση των δοκιμών και τα εφαρμόσιμα όρια. Οι έρευνες συνοδεύτηκαν από μια σειρά δοκιμών που διενεργήθηκαν σε διάφορους αντιστροφείς, για σύνδεση με δίκτυο, αντιστροφείς για αυτόνομα συστήματα και ρυθμιστές φόρτισης μπαταριών. Μεταξύ των άλλων θα μπορούσε να αποδειχθεί ότι ένας σημαντικός αριθμός αντιστροφέων διαθέσιμος σήμερα στην αγορά παράγει σήματα σε ραδιοσυχνότητες που ξεπερνούν τα όρια αντοχής των οικιακών συσκευών. Ένα είδος παρέμβασης είναι σήματα που εκπέμπονται στις γραμμές συνεχούς ρευματος από τους αντιστροφείς, και μπορούν να οδηγήσουν στη δημιουργεία σημαντικών ηλεκτρομαγνητικών πεδίων. Η εργασία που πραγματοποιήθηκε από την arsenal research επικεντρώθηκε γύρω από την επεξεργασία των νέων απαιτήσεων ασφάλειας για τα Φ/Β συστήματα. Ερευνήθηκαν επίσης όλες οι πιθανές διαταραχές που μπορούν να προκληθούν: υπερτάσεις λόγω βραχυκυκλωμάτων και διακοπτικών ενεργειών, υψηλές αρμονικές στο κύκλωμα εξόδου του αντιστροφέα, εργαστηριακές μετρήσεις των διαταραχών λόγω επαγωγής, κτλ. Διάφοροι μέθοδοι και μετρήσεις αναπτύχθηκαν για να αποφευχθούν αυτές οι διαταραχές ή για να επιτευχθεί το απαραίτητο επίπεδο ασφάλειας. Με βάση τις έρευνες έχουν αναπτυχθεί πλέον νέοι μέθοδοι δοκιμών και νέα κυκλώματα δοκιμών και επιπλέον προτείνονται νέες οδηγίες ασφάλειας.Αυτή η εργασία ολοκληρώθηκε με πρόσθετες δοκιμές που εκτελέσθηκαν σε αναστροφείς για παράλληλη λειτουργία δικτύου και ρυθμιστές φόρτισης μπαταριών. Αποτελέσματα ορισμένων δοκιμών είναι: a) Οι υψηλές διαταραχές στις συχνότητες των γραμμών εναλλασσόμενου ρεύματος σε φάσμα συχνότητας 10kHz - 150kHz. b) Πολλοί αντιστροφείς είναι πάρα πολύ ευαίσθητοι έναντι των σημάτων ελέγχου (200Hz - 3kHz). c) Το επαγωγικό μέρος του δικτύου μπορεί να οδηγήσει σε υψηλές αρμονικές στο κύκλωμα εξόδου του αντιστροφέα. d) ρεύματα μπορούν να οδηγήσουν σε μια σημαντική μείωση της τάσης παραγωγής των αντιστροφέων κάτι που αποτελεί κίνδυνο για συνδεδεμένους καταναλωτές.
Abstract (translated): In this project electromagnetic compatibility (EMC) and safety aspects of PV systems have been investigated in detail. The conclusions from these researches will contribute in the improvement and the creation of models with regard to the EMC and the safety of systems. The main topics covered by the project are: -inquiries concerning the electromagnetic environment (e.g. impact of lightning, measurements in low-voltage network and overvoltages manipulation.) -researches concerning emissions (scrambled area radio frequencies and conducted interference on mains and DC lines). -researches aimed at the formulation of safety requirements. The common safety tests versus lightening surge are based on outdated data and do not reflect the actual force. To overcome this situation in concern with the indirect lightening surge in PV systems, a research was performed, at an experimental station installed at a location with a high natural lightening rate (Ng). An important result of the measurement is that the call of the front of the lightning surge is on average 4 times higher than the standard pulse power 1.2/50 μs. A system of analysis autonomous PV systems used on the island of Fuerteventura and carried out by the EnEtica, arsenal research and ISET has presented a variety of problems with regard to the PV systems. Among them are problems with overcurrents and short circuits, radio broadcast, Harmonics, climatic influence (covered by sand and erosion), and more. The results of these surveys used to emphasize the need for new tests in some electronic parts of PV systems. Measurements for the low-voltage network have been carried out by the EAM. At first, was given an overview of the characteristics of the low-voltage network in terms of fluctuations of the voltage, harmonic analysis, impedance, and other parameters. The main attention of the investigation of ISET focused on the interference of PV systems in radio frequencies. A result of these investigations is the impedance and the antenna factor of PV systems. In addition with this survey was proposed a lab network Simulator installation with advanced DC line impedance. The investigation of other requirements concerning inverters with regard to interferences in AC lines and harmonics, have led to many new improvements and proposals concerning the Organization of the tests and the applicable limits. The investigations have been accompanied by a series of tests carried out on various inverters, for connection to a network, inverters for stand-alone systems and regulators battery chargers. From these investigations was proved that a significant number of inverters which are available on the market today produces on radio frequencies which go beyond resistance of household appliances. A type of interference is signals emitted by inverters on the lines and can lead to important electromagnetic fields. The work performed at arsenal research was concentrated around the elaboration of new immunity and safety requirements for PV systems. Analysis was made for all the possible disturbances likely to cause: surge due to short circuits and switching actions, high harmonics in the circuit of the inverter, laboratory measurements of the disturbances due to induction, etc. Various methods and measurements were developed to avoid these disorders, or in order to achieve the necessary level of security. Using the results of the investigations have been developed new methods of testing and new testing circuits and in addition are proposed new directives for security. This task was completed with additional tests carried out in inverters for parallel network operation and regulators battery chargers. Results of certain tests are: a) High disturbances in the frequencies of AC lines in range of frequency 10 kHz-150kHz b) Many inverters are very sensitive to the trade signals (200Hz-3 kHz) c) The inductive part of the net may lead to high harmonics in the output of the inverter circuit. d) impact currents can lead to a significant reduction in the production of the inverter’s voltage which constitutes a risk for linked consumers. Pilot PV systems have been created by the cooperation of ISET, and EnEtica. These systems are used to demonstrate and to investigate the EMC of PV systems (System ISET), the safety requirements (arsenal system) and problems that are created specifically for distributed PV systems in different areas. (System EnEtica).
Appears in Collections:Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ.pdf2.38 MBAdobe PDFView/Open


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