Εφαρμογή και μελέτη ευστάθειας ιεραρχικού ελέγχου σε DC μικροδίκτυο

Μελίστα, Ευαγγελία; Melista, Evangelia

dc.contributor.author	Μελίστα, Ευαγγελία	el
dc.contributor.author	Melista, Evangelia	en
dc.date.accessioned	2016-06-14T13:00:43Z
dc.date.available	2016-06-14T13:00:43Z
dc.date.issued	2016-06-14
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42717
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.10345
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Γεωμετρικός τόπος ριζών	el
dc.subject	Διεσπαρμένη παραγωγή	el
dc.subject	Ευστάθεια	el
dc.subject	Ιεραρχικός έλεγχος	el
dc.subject	Μικροδίκτυο	el
dc.subject	Μικροδίκτυο συνεχούς ρεύματος	el
dc.subject	Μέθοδος στατισμού	el
dc.subject	Root locus	en
dc.subject	Distributed generation	en
dc.subject	Stability	en
dc.subject	Hierarchical control	en
dc.subject	Microgrid	en
dc.subject	DC microgrid	en
dc.subject	Droop method	en
dc.title	Εφαρμογή και μελέτη ευστάθειας ιεραρχικού ελέγχου σε DC μικροδίκτυο	el
heal.type	bachelorThesis
heal.secondaryTitle	Implementation and stability analysis of hierarchical control in DC microgrids	en
heal.classification	Συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-10-20
heal.abstract	Προκειμένου να είναι δυνατή η αύξηση της διείσδυσης της διεσπαρμένης παραγωγής στα δίκτυα διανομής μέσης τάσης και χαμηλής τάσης, οι σύγχρονοι κώδικες των δικτύων επιτάσσουν οι σταθμοί παραγωγής να είναι σε θέση να προσφέρουν επικουρικές υπηρεσίες όπως για παράδειγμα συμβολή στη ρύθμιση της συχνότητας του δικτύου, συμβολή στη ρύθμιση της τάσης του δικτύου κλπ. Προκειμένου να αμβλυνθούν τα προβλήματα και να επιτευχθούν περισσότερα οφέλη για τα Συστήματα Ηλεκτρικής Ενέργειας από τη σύνδεση της διεσπαρμένης παραγωγής, απαιτούνται ευέλικτες δομές και πρωτότυπες τεχνικές ελέγχου, εκμεταλλευόμενες τις δυνατότητες που παρέχονται από τις μεθόδους διασύνδεσης των μικροπηγών. Η πρόκληση αυτή μπορεί να αντιμετωπιστεί σε σημαντικό βαθμό με την ανάπτυξη μιας νέας δομής Συστήματος Ηλεκτρικής Ενέργειας, του μικροδικτύου. Στο πλαίσιο των απαιτήσεων αυτών κινείται η παρούσα διπλωματική εργασία στην οποία σχεδιάζεται σε περιβάλλον Matlab/Simulink ένα μικροδίκτυο συνεχούς ρεύματος. Το υπό μελέτη μικροδίκτυο λειτουργεί σε κατάσταση νησιδοποίησης και περιλαμβάνει δύο πηγές συνεχούς τάσης, δύο dc-dc μετατροπείς ανύψωσης τάσης και ένα ωμικό φορτίο. Στο μικροδίκτυο εφαρμόζονται τα δύο από τα τρία στάδια του ιεραρχικού ελέγχου, δηλαδή ο πρωτογενής και ο δευτερογενής έλεγχος. Στο πρώτο επίπεδο ελέγχου εφαρμόζεται η μέθοδος στατισμού V-I που είναι υπεύθυνη για τον κατάλληλο διαμοιρασμό του φορτίου στις μικροπηγές καθώς και για τη ρύθμιση της τάσης εξόδου των μετατροπέων. Η μέθοδος στατισμού μπορεί να εφαρμοστεί με ευκολία στους μετατροπείς, προσφέροντας στο DC μικροδίκτυο ανεξάρτητο έλεγχο και ο διαμοιρασμός του φορτίου επιτυγχάνεται χωρίς την ανάγκη επικοινωνίας μεταξύ των μονάδων. Παρόλα αυτά παρουσιάζει κάποια μειονεκτήματα τα οποία οφείλονται είτε σε άνισες αντιστάσεις στις γραμμές διασύνδεσης των μετατροπέων με το φορτίου του μικροδικτύου, είτε στη διαφορά στις ονομαστικές τάσεις των μετατροπέων. Τα μειονεκτήματα αυτά αφορούν σφάλμα στο διαμοιρασμό του ρεύματος και απόκλιση στην τάση του μικροδικτύου. Για το λόγο αυτό, στην παρούσα εργασία εφαρμόζεται στο μικροδίκτυο το δεύτερο επίπεδο του ιεραρχικού ελέγχου που καλείται να διορθώσει τα μειονεκτήματα που εισάγονται λόγω της συμβατικής μεθόδου στατισμού, εξασφαλίζοντας ταυτόχρονα ακρίβεια στο διαμοιρασμό του ρεύματος και ρύθμιση της τάσης του μικροδικτύου. Τέλος, μελετάται η ευστάθεια τάσης του συστήματος και εξάγονται οι συναρτήσεις μεταφοράς για τον έλεγχο των δύο μετατροπέων. Χρησιμοποιώντας τις συναρτήσεις μεταφοράς κατασκευάζεται στο περιβάλλον Matlab ο γεωμετρικός τόπος των ριζών της χαρακτηριστικής εξίσωσης, προκειμένου να διαπιστωθεί η ευστάθεια του συστήματος ελέγχου σε μικρές μεταβολές των παραμέτρων του μικροδικτύου.	el
heal.abstract	In order to make it possible to increase the penetration of the distributed generation, in medium voltage and low voltage distribution networks, the modern codes of networks call for plants to be able to provide ancillary services, such as helping to regulate the frequency of the network, helping to regulate the network voltage, etc. In order to mitigate the problems and achieve more benefits for power system connected to distributed generation, flexible structures and innovative inspection techniques are required, exploiting the possibilities offered by the methods of interconnection of micro-sources. This challenge can be addressed to a significant degree, by developing a new structure of Electric Power System, the microgrid. The present thesis meets these requirements, by designing a direct current (DC) microgrid in Matlab/Simulink environment. The microgrid in consideration operates in islanding condition and includes two direct voltage sources, two dc-dc boost converters and a resistive load. In the microgrid, two of the three stages of the hierarchical control are applied, i.e. the primary and secondary control. In the first level of control, the V-I droop method is applied, which is responsible for the suitable distribution of the load to the micro-sources, as well as for the regulation of the output voltage of the converters. The droop method can be easily applied to the converters, offering independent control to the DC microgrid. Load sharing is achieved directly without the need of communication between the units. However the droop method has some disadvantages which are due either to unequal resistances in the interconnection lines of the converters with the load of the microgrid or the difference in the nominal voltage of the converters. These disadvantages lead to an error in the current sharing and deviation in the voltage of the microgrid. For this reason, in the present thesis, the second level of the hierarchical control is applied to the microgrid, which comes to correct the disadvantages imported from the conventional droop method. In the proposed method, the enhancement of the current sharing accuracy and the restoration of local dc-bus voltage are realized simultaneously. Finally, the voltage stability of the system is studied and transfer functions are exported for the control of the two converters. Using the transfer functions, the root locus of the characteristic equation is manufactured in Matlab environment, in order to determine the stability of the control system to small variations of microgrid’s parameters.	en
heal.advisorName	Χατζηαργυρίου, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Χατζηαργυρίου, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Γεωργιλάκης, Παύλος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	162 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true