Μελέτη των κυκλοφορούντων ρευμάτων στα DC μικροδίκτυα με σκοπό την ελαχιστοποίησή τους.

Καλπάκης, Θεόδωρος; Kalpakis, Theodoros

dc.contributor.author	Καλπάκης, Θεόδωρος	el
dc.contributor.author	Kalpakis, Theodoros	en
dc.date.accessioned	2016-11-04T09:19:18Z
dc.date.available	2016-11-04T09:19:18Z
dc.date.issued	2016-11-04
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/43974
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.13718
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/gr/	*
dc.subject	Χαμηλής τάσης και συνεχούς ρεύματος μικροδίκτυα	el
dc.subject	Κυκλοφορούντα ρεύματα	el
dc.subject	Έλεγχος droop	el
dc.subject	Δείκτης droop index (DI)	el
dc.subject	Διαμοιρασμός φορτίου	el
dc.subject	Low voltage DC micro-grids (LVDC MGs)	en
dc.subject	Circulating currents	en
dc.subject	Droop control	en
dc.subject	Droop index (DI)	en
dc.subject	Current sharing	en
dc.title	Μελέτη των κυκλοφορούντων ρευμάτων στα DC μικροδίκτυα με σκοπό την ελαχιστοποίησή τους.	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Electrical engineering	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-10-17
heal.abstract	Τα χαμηλής τάσης συνεχούς ρεύματος μικροδίκτυα (LVDC MGs) είναι μια τεχνολογία που ολοένα και περισσότερο τραβάει την προσοχή των ερευνητών. Λόγω των πλεονεκτημάτων τους έναντι στα χαμηλής τάσης εναλασσόμενου ρεύματος μικροδίκτυα (LVΑC MGs), ήδη χρησιμοποιείται σε κάποιες εφαρμογές. Ωστόσο, κάποια απ’τα μειονεκτήματά τους είναι αρκετά σημαντικά, ώστε η τεχνολογία αυτή να μην έχει αποκτήσει προς το παρόν ευρεία χρήση. Το σημαντικότερο μειονέκτημά τους είναι η δημιουργία ρευμάτων τα οποία αντί να καταλήγουν στο φορτίο, κυκλοφορούν σε βρόχους που δημιουργούνται μεταξύ των πηγών. Έτσι τα ρεύματα αυτά οδηγούν σε μεγάλες απώλειες ενέργειας. Τα ρεύματα αυτά ονομάζονται κυκλοφορούντα ρεύματα. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκαν οι συνθήκες δημιουργίας κυκλοφορούντων ρευμάτων σε διάφορες τοπολογίες των χαμηλής τάσης συνεχούς ρεύματος μικροδικτύων (LVDC MGs) με σκοπό την καταπολέμηση του φαινομένου και την ελαχιστοποίηση των κυκλοφορούντων ρευμάτων. Η καταπολέμηση του συγκεκριμένου φαινομένου έχει επιτεύχθει μέσω της εφαρμογής ενός πρωτογενούς ελέγχου στο δίκτυο. Η εφαρμογή αυτού του ελέγχου είχε ως αποτέλεσμα την ελαχιστοποίηση των κυκλοφορούντων ρευμάτων. Αναλυτικότερα, στο εισαγωγικό κεφάλαιο της διπλωματικής εργασίας (κεφάλαιο 1) αναλύεται η έννοια των χαμηλής τάσης συνεχούς ρεύματος μικροδικτύων (LVDC MGs) και παρουσιάζονται τα δύο είδη των τοπολογιών που αυτά απαντώνται. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους έναντι των χαμηλής τάσης και εναλασσόμενου ρεύματος μικροδικτύων (LVAC MGs) και διατυπώνεται το πρόβλημα της δημιουργίας των κυκλοφορούντων ρευμάτων. Τέλος, γίνεται μία σύντομη εισαγωγή στα διάφορα επίπεδα ελέγχου που μπορούμε να εφαρμόσουμε στα χαμηλής τάσης και συνεχούς ρεύματος μικροδικτύων (LVDC MGs) προκειμένου να αντιμετωπίσουμε τα μειονεκτήματα που παρουσιάζουν. Στο κεφάλαιο 2 γίνεται η θεωρητική ανάλυση των τοπολογιών που εξετάζονται στην συγκεκριμένη διπλωματική εργασία και μέσω των εξισώσεων των ρευμάτων του εκάστοτε δικτύου, όπως αυτά προέκυψαν από την παραπάνω ανάλυση, επιτυγχάνεται η μοντελοποίηση της εκάστοτε τοπολογίας. Στην συνέχεια, μέσω των σχέσεων αυτών, απομονώνονται τα κυκλοφορούντα ρεύματα και προκύπτει η συνθήκη δημιουργίας κυκλοφορούντων ρευμάτων σε κάθε τοπολογία. Στο κεφάλαιο 3, γνωρίζοντας πλέον τις συνθήκες δημιουργίας κυκλοφορούντων ρευμάτων σε κάθε τοπολογία που εξετάζεται, εφαρμόζεται ο πρωτογενής παθητικός έλεγχος Droop (Droop Control). Η εφαρμογή του ελέγχου Droop γίνεται με σκοπό την καταστολή των κυκλοφορούντων ρευμάτων. Αποτέλεσμα της εφαρμογής του ελέγχου Droop είναι η δημιουργία εξισώσεων για κάθε τοπολογία, βάση των οποίων, με συγκεκριμένη μέθοδο που αναλύεται στη συνέχεια, ελαχιστοποιούνται τα κυκλοφορούντα ρεύματα. Στο τελευταίο κεφάλαιο (κεφάλαιο 4), έχοντας ήδη προχωρήσει στην μοντελοποίηση των τοπολογιών, υπολογίζονται τα αποτελέσματα της θεωρητικής ανάλυσης κάθε τοπολογίας. Τα αποτελέσματα προκύπτουν από τις εξισώσεις των ρευμάτων του κεφαλαίου 2 και για συγκεκριμένα μεγέθη τάσεων, αντιστάσεων γραμμών και φορτίων. Στη συνέχεια, για τα ίδια μεγέθη, υπολογίζονται τα αποτελέσματα τη προσωμοίωσης κάθε τοπολογίας με τη χρήση των προγραμμάτων Matlab και Matlab Simulink. Τα αποτελέσμα συγκρίνονται με σκοπό τον έλεγχο της ορθότητας των θεωρητικών εξισώσεων πριν την εφαρμογή του ελέγχου Droop (Droop Control). Ακόμη, με τη βοήθεια αυτών των προγραμμάτων και χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις του κεφαλαίου 3, εφαρμόζεται ο έλεγχος Droop σε όλες τις παραπάνω τοπολογίες. Απώτερος σκοπός είναι ο έλεγχος της ορθότητάς του και της αποτελεσματικότητας του ελέγχου Droop στην αντιμετώπιση του φαινομένου των κυκλοφορούντων ρευμάτων.	el
heal.abstract	Low voltage DC micro-grids (LVDC MGs) are an attracting technology due to their advantages over low voltage AC micro-grids (LVAC MGs). Despite their advantages, at distribution levels, DC distribution systems are not widely used yet, and their applications are limited to specific areas. Their limited usage is a result of some serious disadvantages they appear. The major disadvantage is the existence of circulating currents. The term “circulating currents” refers to certain currents produced from the voltage sources. These currents are flowing in the micro-grid without yielding any power to the load. Instead, they cause great power losses by “circulating” in a loop created between sources. This loop doesn’t contain the load. In this diploma thesis the conditions that lead to the existence of the circulating currents are examined. In addition, a passive primary control method, called Droop Control is implemented aiming at the reduction of the circulating currents in different topologies. Extensivelly, in the epigraph chapter (Chapter 1) the concept of the low voltage DC micro-grids (LVDC MGs) is elaborated and the two different major categories of LVDC MGs are presented. Afterwards, their advantages and disadvantages against low voltage AC micro-grids (LVAC MGs) are presented and the problem of the circulating currents is stated. Finally, the several control levels that can be applied to the low voltage DC micro-grids (LVDC MGs) are introduced aiming to minimize their disadvantages and overcome the occurring problems. In Chapter 2, the theoretical analysis for each topology is performed. As a result, the respective current equations are derived and they are used to model each topology. Through the same equations, the circulating currents are isolated leading to an important condition which indicates whether there are circulating currents in each topology or not. In Chapter 3, the derived conditions are used so the primary passive control method known as Droop Control is implemented. As a result new equations are derived. These equations are used in a specific way, which will be thoroughly presented in this chapter. The usage of these equations aims at the decrease of the circulating currents in each topology. In the last chapter (Chapter 4), the results of the theoretical analysis are computed with the usage of the equations derived in chapter 2. For each topology certain numerical data concerning the voltage source, the lines’ resistances and the resistive loads of each topology, have been used. Also, simulating each topology using the Matlab and Matlab Simulink software, the respective numerical results are computed. The results of the theoretical analysis are compared with the results of the simulation for every single topology. In this way the rightness of the derived theoretical equations is examined. In addition, using the same software and the derived equations of chapter 3, Droop Control is implemented in all topologies in order to be tested for its rightness and its effectiveness against the circulating currents.	en
heal.advisorName	Χατζηαργυρίου, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Γεωργιλάκης, Παύλος	el
heal.committeeMemberName	Χατζηαργυρίου, Νικόλαος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	146 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true