Μοντελοποίηση και Έλεγχος Φωτοβολταϊκών Συστημάτων σε Συνθήκες Σκίασης

Μπατζέλης, Ευστράτιος

dc.contributor.author	Μπατζέλης, Ευστράτιος	el
dc.date.accessioned	2016-07-22T07:49:44Z
dc.date.available	2016-07-22T07:49:44Z
dc.date.issued	2016-07-22
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43226
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.2366
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/gr/	*
dc.subject	ΦΒ σύστημα	el
dc.subject	Lambert W	el
dc.subject	Αλγόριθμος MPPT	el
dc.subject	Μερική σκίαση	el
dc.subject	Εφεδρεία ισχύος	el
dc.subject	PV system	en
dc.subject	Lambert W	en
dc.subject	MPPT algorithm	en
dc.subject	Partial shading	en
dc.subject	Active power reserves	en
dc.title	Μοντελοποίηση και Έλεγχος Φωτοβολταϊκών Συστημάτων σε Συνθήκες Σκίασης	el
dc.contributor.department	Ηλεκτρικών μηχανών και ηλεκτρονικών ισχύος	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΗ	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/1f5f346f0bc725c6d6e3d3ab75f3ed94fc25baff
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-07-12
heal.abstract	Η παρούσα διατριβή πραγματεύεται ζητήματα μοντελοποίησης και ελέγχου φωτοβολταϊκών (ΦΒ) συστημάτων σε συνθήκες ομοιόμορφης ακτινοβολίας και μερικής σκίασης. Προτείνονται νέα μαθηματικά μοντέλα και εξισώσεις που συνδυάζουν ακρίβεια και ευκολία χρήσης, ενώ αναπτύσσονται τεχνικές ελέγχου του μετατροπέα ισχύος για βέλτιστη λειτουργία σε συνθήκες σκίασης και για τήρηση εφεδρείας ισχύος. Αρχικά, παρουσιάζεται μια ολοκληρωμένη μεθοδολογία μοντελοποίησης του ΦΒ συστήματος σε ομοιόμορφη ακτινοβολία, βασισμένη στο μοντέλο μίας διόδου (single-diode PV model). Η θεμελιώδης εξίσωση ρεύματος-τάσης διατυπώνεται σε ευθεία μορφή με χρήση της νεοεισαχθείσας συνάρτησης Lambert W και δίνονται απλές εξισώσεις για την εύρεση των πέντε παραμέτρων του μοντέλου με ευθύ τρόπο. Επίσης, προτείνονται αναλυτικές εκφράσεις υπολογισμού της τάσης και του ρεύματος στα σημεία βραχυκύκλωσης (SC), ανοιχτοκύκλωσης (OC) και μέγιστης παραγωγής (MPP), συναρτήσει είτε των πέντε παραμέτρων είτε απευθείας της ακτινοβολίας και θερμοκρασίας. Στη συνέχεια, μελετάται ενδελεχώς η επίδραση του φαινομένου της μερικής σκίασης στην ηλεκτρική απόκριση ενός ΦΒ συστήματος. Δομείται ένα κατάλληλο ηλεκτρικό μοντέλο αναλυτικής μορφής, το οποίο χρησιμοποιείται για προσομοίωση πληθώρας σεναρίων σκίασης και συστηματική καταγραφή της τροποποίησης που υφίστανται οι χαρακτηριστικές I-V και P-V. Η ανάλυση οδηγεί σε χαρακτηρισμό όλων των τοπικών κορυφών ισχύος (MPPs) που εμφανίζονται στην καμπύλη P-V και στην ανάπτυξη απλών περιγραφικών σχέσεων προσδιορισμού των χαρακτηριστικών τους. Με τις προτεινόμενες εκφράσεις, καθίσταται δυνατός ο υπολογισμός της ενεργειακής απόδοσης ενός ΦΒ συστήματος που υπόκειται σε σκίαση, με ευθύ τρόπο και χωρίς κοπιώδεις προσομοιώσεις. Όλα τα μοντέλα και οι εξισώσεις που εισάγονται, επιβεβαιώνονται πειραματικά με μετρήσεις σε υφιστάμενες ΦΒ διατάξεις. Επιπλέον, τα κεκτημένα της θεωρητικής μελέτης αξιοποιούνται στην ανάπτυξη έξυπνων αλγορίθμων ελέγχου του μετατροπέα ισχύος σε συνθήκες σκίασης. Διατυπώνεται μία απλή και γενικά εφαρμόσιμη τεχνική αναγνώρισης σκίασης, ενώ αναπτύσσονται δύο αλγόριθμοι ανίχνευσης του σημείου μέγιστης παραγωγής (maximum power point tracking – MPPT) που εγγυώνται καθολικά βέλτιστη λειτουργία σε συνθήκες σκίασης. Τέλος, διερευνάται το αντικείμενο της τήρησης εφεδρείας ισχύος από ένα ΦΒ σύστημα προς παροχή επικουρικών υπηρεσιών στο ηλεκτρικό δίκτυο. Αναπτύσσεται μία νέα τεχνική ελέγχου που επιτρέπει λειτουργία σε όλο το εύρος ισχύος από 0% έως 100% της μέγιστης παραγωγής, προσφέροντας παράλληλα συνεχή εκτίμηση του MPP σε πραγματικό χρόνο. Ο προτεινόμενος αλγόριθμος ελέγχου επιβεβαιώνεται σε πειραματική διάταξη 2 kW.	el
heal.sponsor	Ίδρυμα Κρατικών Υποτροφιών - Πρόγραμμα Siemens	el
heal.advisorName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Μανιάς, Στέφανος	el
heal.committeeMemberName	Κλαδάς, Αντώνιος	el
heal.committeeMemberName	Κορρές, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Σούντρης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Γεωργιλάκης, Παύλος	el
heal.committeeMemberName	Σταυρακάκης, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	226
heal.fullTextAvailability	true