Προβλεπτικός Έλεγχος Ρεύματος Αντιστροφέα με L και LCL φίλτρο για τη Διασύνδεση στο Δίκτυο

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στο μοντελοποιημένο προβλεπτικό έλεγχο ρεύματος, που εφαρμόζεται στους αντιστροφείς ηλεκτρονικών ισχύος και κυρίως στην περίπτωση της διασύνδεσης του αντιστροφέα με το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Η εργασία είναι οργανωμένη σε δύο μέρη. Στο πρώτο μέρος, γίνεται αναλυτική περιγραφή του μοντελοποιημένου προβλεπτικού ελέγχου (Model Predictive Control, MPC) και περιγράφονται οι βασικές αρχές του. Το δεύτερο μέρος εστιάζει στις εφαρμογές του προβλεπτικού ελέγχου ρεύματος, στην περίπτωση του τριφασικού αντιστροφέα ισχύος. Συγκεκριμένα, παρουσιάζονται δύο εφαρμογές: ο μοντελοποιημένος προβλεπτικός έλεγχος ρεύματος αντιστροφέα με ωμικό-επαγωγικό (R-L) φορτίο, συνδεδεμένο στην έξοδό του (Κεφ. 3) και ο μοντελοποιημένος προβλεπτικός έλεγχος ρεύματος για τη διασύνδεση του αντιστροφέα στο δίκτυο (Κεφ. 4). Στη δεύτερη εφαρμογή, εξετάζεται η τοποθέτηση δύο τύπων παθητικού φίλτρου α) το φίλτρο τύπου L και β) το φίλτρο τύπου LCL και εξάγονται συγκριτικά συμπεράσματα και παρατηρήσεις.

Ο μοντελοποιημένος προβλεπτικός έλεγχος ρεύματος του διασυνδεδεμένου αντιστροφέα παρουσιάζει το μειονέκτημα του μεγάλου υπολογιστικού φόρτου. Για το λόγο αυτό, στο τελευταίο κεφάλαιο της εργασίας, παρουσιάζεται η τεχνική του Move Blocking, η οποία αποβλέπει στον περιορισμό της υπολογιστικής πολυπλοκότητας του προβλεπτικού ελεγκτή.

Η ανάλυση που παρουσιάζεται υποστηρίζεται μέσω προσομοιώσεων που υλοποιήθηκαν στο λογισμικό της Matlab, Simulink.

The present thesis focuses on model predictive current control which is apllied to the three phase inverter and specifically to the grid-connected inverter. The thesis is organized in two parts. In the first part, Model Predicitve Control (MPC) is introduced and its main features are presented. The second part focuses on the applications of predictive current control to the three-phase inverter. Specifically, two applications are studied: model predictive current control of an inverter with R-L load (Ch. 3) and model predictive current control of an inverter connected to the grid (Ch. 4). In the last case, two types of passive filters are examined a) filter L and b) filter LCL. Comparative results and observations are discussed for both type of filters.

The main disadvantage of model predictive current control, of the grid-connected inverter, is the high computational burden. For this reason, in the last chapter of this thesis, Move Blocking strategy is adopted, in order to decrease the computational complexity of the predictive controller.

The analysis that follows is supported by simulation results on Matlab-Simulink.