Μελέτη γεννητριών αξονικής ροής για τη μεγιστοποίηση της απόδοσης του δρομέα μικρών ανεμογεννητριών σε απευθείας σύνδεση με συσσωρευτές για εφαρμογές χαμηλού κόστους.

Χήρα, Αικατερίνη; Chira, Aikaterini

dc.contributor.author	Χήρα, Αικατερίνη	el
dc.contributor.author	Chira, Aikaterini	en
dc.date.accessioned	2016-07-22T07:28:08Z
dc.date.available	2016-07-22T07:28:08Z
dc.date.issued	2016-07-22
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43212
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.12804
dc.rights	Default License
dc.subject	μικρές ανεμογεννήτριες, χαμηλό κόστος, μηχανές αξονικής ροής, απευθείας σύνδεση σε συσσωρευτές, μεγιστοποίηση ενεργειακής παραγωγής	el
dc.subject	small wind turbine, low cost, axial flux generators, direct battery connection, maximizing energy production	en
dc.title	Μελέτη γεννητριών αξονικής ροής για τη μεγιστοποίηση της απόδοσης του δρομέα μικρών ανεμογεννητριών σε απευθείας σύνδεση με συσσωρευτές για εφαρμογές χαμηλού κόστους.	el
dc.contributor.department	Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας	el
heal.classification	Renewable Energy Sources	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-07-13
heal.abstract	Αντικείμενο της διπλωματικής είναι η μελέτη και προσομοίωση της σύνδεσης ανεμογεννητριών μικρής κλίμακας με συσσωρευτές σε εφαρμογές χαμηλού κόστους και η δημιουργία και ανάλυση προγράμματος μεγιστοποίησης της ενεργειακής παραγωγής με βάση τη βέλτιστη διατομή καλωδίου και το βέλτιστο διάκενο μεταξύ των πηνίων και των μαγνητών της γεννήτριας. Στην αρχή της εργασίας, γίνεται εισαγωγή στα οφέλη των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και των εφαρμογών μικρής κλίμακας και παρουσιάζονται οι βασικές αεροδυναμικές γνώσεις που χρειάζονται για τη μοντελοποίηση των πτερυγίων, τον προσανατολισμό της ανεμογεννήτριας και τον υπολογισμό της ενεργειακής παραγωγής της. Επιπλέον, αναλύεται θεωρητικά η λειτουργία των γεννητριών αξονικής ροής μονίμων μαγνητών και παρουσιάζονται οι βασικές τοπολογίες. Εισάγεται η έννοια των μικροδικτύων και μελετώνται τα μοντέλα ανάλυσης της σύνδεσης των ανεμογεννητριών, τα οποία είναι το AC και το DC. Επίσης, περιγράφεται η μοντελοποίηση της ανεμογεννήτριας σε απευθείας σύνδεση σε συσσωρευτές στο περιβάλλον του Simulink Matlab και αναλύονται τα επιμέρους μοντέλα. Παρουσιάζονται, στη συνέχεια, οι μετρήσεις για την επαλήθευση του ηλεκτρικού μέρους της σύνδεσης της ανεμογεννήτριας σε συσσωρευτές και συγκρίνονται με τα αποτελέσματα του μοντέλου προσομοίωσης. Αναλύεται το διεθνές πρότυπο μέτρησης της καμπύλης ισχύος και περιγράφεται ο εξοπλισμός του πεδίου δοκιμών της μικρής ανεμογεννήτριας στη Ραφήνα. Παρουσιάζονται, στη συνέχεια, οι μετρήσεις τόσο της γωνίας Furling για τον υπολογισμό της εξίσωσης της γωνίας Furling συναρτήσει της ταχύτητας ανέμου όσο και της καμπύλης ισχύος της ανεμογεννήτριας και συγκρίνονται με τα αποτελέσματα του μοντέλου προσομοίωσης. Εξετάζεται η διαδικασία υπολογισμού των χαρακτηριστικών των γεννητριών που προκύπτουν μέσω της προσομοίωσης τους με τη Μέθοδο των Πεπερασμένων Στοιχείων καθώς και του υπολογισμού της ετήσιας ενεργειακής παραγωγής. Αναλύεται η διαδικασία υπολογισμού της βέλτιστης αντίστασης καλωδίου για τη μέγιστη ενεργειακή παραγωγή, επιλέγεται η βέλτιστη διατομή καλωδίου και γίνεται οικονομική μελέτη. Στη συνέχεια, εξετάζεται η διαδικασία εύρεσης του βέλτιστου διακένου της γεννήτριας και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της ετήσιας ενεργειακής παραγωγής για διάφορες αποστάσεις της ανεμογεννήτριας από τη συστοιχία των συσσωρευτών. Τέλος, συγκρίνονται τα αποτελέσματα της απευθείας σύνδεσης της ανεμογεννήτριας σε συσσωρευτές με τα αποτελέσματα της σύνδεσης μέσω MPPT και εξάγονται συμπεράσματα καθώς και βελτιωτικές προτάσεις.	el
heal.abstract	The object of this thesis is the study and simulation of the direct battery connection of small scale wind turbines as part of low cost applications and the creation and analysis of a computer program that maximizes the energy production, based on the optimal cable cross-section and generator air gap. As an introduction to the subject of the thesis, the benefits of renewable energy sources and small scale projects are presented. Then, the essential aerodynamic principles needed for modeling the wind blades, the turbine orientation and the calculation of the energy production are laid out. Furthermore, the thesis sets the theoretical background for the operation of the axial flow permanent magnet generators and the fundamental topologies are presented. Next, the concept of microgrids is introduced and the models of AC and DC wind turbine connection analysis are explored. The thesis then describes how the modeling of a wind turbine direct battery connection is done using the Simulink Matlab interface and the corresponding models are analyzed. The thesis then presents the measurements that ratify the electrical part of the wind turbine direct battery connection and compares those to the results produced from the simulation modeling. Going on, the thesis analyzes the international standard for measuring the power curve and then describes the small wind turbine test site in Rafina. After that, the thesis presents the measurements of the Furling angle used to find the equation that connects the Furling angle to the wind speed and the power curve and compares them to the results produced from the simulation modeling. The process of determining the wind turbine specifications using the Method of Finite Elements is then presented, as well as the way to calculate the annual energy production. The writer goes on to analyze the process of finding the optimal cable resistance for maximizing energy production, choose the optimal cable cross-section and carry out a cost analysis. Next, the process of finding the optimal air gap is explained and the results of the annual energy production depending on the distance of the wind turbine from the batteries are presented. Lastly, the results of the direct connection of the wind turbine to batteries are compared with the results of the connection through MPPT, conclusions are deducted and further optimizations are proposed.	en
heal.advisorName	Χατζηαργυρίου, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Χατζηαργυρίου, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Γεωργιλάκης, Παύλος	el
heal.academicPublisher	Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	211
heal.fullTextAvailability	true