Σχεδίαση και Υλοποίηση Σύγχρονου Αντισταθμιστή Άεργου Ισχύος - STATCOM

Γιωτόπουλος, Βασίλης; Φούρναρης, Μάριος; Giotopoulos, Vasilis; Fournaris, Marios

dc.contributor.author	Γιωτόπουλος, Βασίλης	el
dc.contributor.author	Φούρναρης, Μάριος	el
dc.contributor.author	Giotopoulos, Vasilis	en
dc.contributor.author	Fournaris, Marios	en
dc.date.accessioned	2017-12-04T13:16:04Z
dc.date.available	2017-12-04T13:16:04Z
dc.date.issued	2017-12-04
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/46030
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14984
dc.rights	Default License
dc.subject	Αντιστάθμιση	el
dc.subject	Άεργος ισχύς	el
dc.subject	Έλεγχος τάσης	el
dc.subject	Έλεγχος ρεύματος	el
dc.subject	Μετασχηματισμός Park	el
dc.subject	STATCOM	el
dc.subject	LCL	el
dc.subject	DDSRF-PLL	el
dc.subject	FACTS	el
dc.subject	SPWM	el
dc.title	Σχεδίαση και Υλοποίηση Σύγχρονου Αντισταθμιστή Άεργου Ισχύος - STATCOM	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ηλεκτρονικά ισχύος	el
heal.classification	Συστήματα ηλεκτρικής ενέργειας	el
heal.classification	Ευέλικτα συστήματα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας (FACTS)	el
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/be03342f832a0fa2631519bdb0c8682807cd1e1b
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-10-17
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται η λειτουργία ενός σύγχρονου συστήματος εγκάρσιας αντιστάθμισης γνωστού και ως STATCOM (Static Synchronous Compensator). Σήμερα ένα τέτοιο σύστημα έχει πολλές εφαρμογές στα συστήματα μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας (ευστάθεια τάσης, εξάλειψη αρμονικών, αντιστάθμιση άεργου ισχύος κ.τ.λ.). Σκοπός της εργασίας είναι η ανάλυση, ο σχεδιασμός και η υλοποίηση ενός τέτοιου συστήματος για τον έλεγχο της άεργου ισχύος. Για την πειραματική επιβεβαίωση όλης αυτής της ανάλυσης που παρουσιάζεται στην παρούσα εργασία, κατασκευάσαμε έναν τριφασικό STATCOM ισχύος 10kVA με ενσωματωμένο μικροϋπολογιστικό σύστημα 32-bit (MCU), το οποίο δοκιμάστηκε στο εργαστήριο Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας του Ε.Μ.Π. Οι κατασκευαστικές λεπτομέρειες, η μέθοδος υλοποίησης καθώς και τα πειραματικά αποτελέσματα , αποτελούν μέρος της εργασίας αυτής. Επιπλέον, τα αποτελέσματα της πειραματικής κατασκευής συγκρίνονται με τα αποτελέσματα προσομοίωσης του συστήματος σε περιβάλλον Matlab/Simulink. Τονίζεται ότι ο στόχος της πειραματικής κατασκευής είναι η ανάδειξη της λειτουργίας ενός συστήματος STATCOM μικρής ισχύος για την ελεγχόμενη έγχυση άεργου ισχύος στον ζυγό τον οποίο συνδέεται, χωρίς να δίνεται έμφαση σε βέλτιστα κριτήρια κατά τον σχεδιασμό του. Η διπλωματική εργασία διαρθρώνεται στα παρακάτω κεφάλαια: Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται μία σύντομη εισαγωγή στις ανάγκες των Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας για την καλύτερη αξιοποίηση και την αύξηση της ροής ισχύος, περιγράφονται οι συμβατικές μέθοδοι αντιμετώπισης που μέχρι σήμερα εφαρμόζονται, ενώ προτείνεται η χρήση μίας νέας οικογένειας συσκευών (FACTS) για την αποδοτικότερη και ευέλικτη αξιοποίηση της μεταφοράς ισχύος. Στην οικογένεια αυτή ανήκει και το STATCOM. Στο Κεφάλαιο 2 γίνεται ανάλυση του STATCOM, περιγράφεται η αρχή και ο τρόπος λειτουργίας του και εξάγονται τα μαθηματικά μοντέλα που το περιγράφουν σε συμμετρικές και μη συμμετρικές καταστάσεις του δικτύου. Επίσης παρουσιάζονται οι διάφορες τοπολογίες παθητικών φίλτρων (L, LC, LCL) οι οποίες εφαρμόζονται στην έξοδό του για την διασύνδεσή του με το δίκτυο. Στο Κεφάλαιο 3 περιγράφεται η στρατηγική ελέγχου του STATCOM βασισμένη στη θεωρία PQ. Περιγράφονται όλες οι επιμέρους βαθμίδες ελέγχου όπως ελεγκτής ρεύματος, ελεγκτής τάσης, διάταξη κλειδώματος φάσης (PLL), ενώ γίνεται αναφορά σε μεθόδους παθητικής και ενεργητικής απόσβεσης του φίλτρου εξόδου του STATCOM (passive and active damping resonance). Στο Κεφάλαιο 4 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα προσομοίωσης ενός τριφασικού συστήματος STATCOM σε περιβάλλον Matlab/Simulink. Στο Κεφάλαιο 5 περιγράφεται η υλοποίηση ενός συστήματος STATCOM, για πειραματικό και ερευνητικό σκοπό, καθώς παρουσιάζονται τα αποτελέσματα για διάφορες λειτουργικές καταστάσεις. Τα σχηματικά διαγράμματα της κατασκευής βρίσκονται στο Παράρτημα Γ. Το Κεφάλαιο 6 αποτελεί το τελευταίο κεφάλαιο στο οποίο, εξάγονται συγκεντρωτικά τα συμπεράσματα της παρούσας διπλωματικής εργασίας, γίνεται σύγκριση των πειραματικών αποτελεσμάτων σε σχέση με το μοντέλο προσομοίωσης αλλά και την θεωρία που αναπτύχθηκε, και αναφέρονται προτάσεις βελτίωσης και μελλοντικής έρευνας σε σχέση με το γενικότερο αντικείμενο μελέτης της παρούσας διπλωματικής.	el
heal.abstract	This thesis studies, the operation of a modern shunt compensation system, also known as STATCOM (Static Synchronous Compensator). This system has multiple applications in power transmission and distribution systems (voltage stability, harmonic elimination, reactive power compensation, etc.). The purpose of the thesis is to analyze, design and implement such a system to control the reactive power. For the experimental confirmation of this analysis, we assembled a three-phase STATCOM power of 10kVA with built-in 32-bit microcontroller (MCU), which was tested in the Laboratory of Electrical Systems of the NTUA. The assembly details, the implementation method as well as the experimental results are part of this work. In addition, the results of the experimental assembly are compared with the simulation results of the system in a Matlab / Simulink environment. It is emphasized that the objective of the experimental assembly is to highlight the operation of a low power STATCOM system for the controlled injection of reactive power on the network to which it is connected, without emphasizing optimal criteria. The thesis is structured in the following chapters: Chapter 1 gives a brief introduction to the needs of Power Systems to better exploit and increase power flow, describes the conventional methods of treatment that have been applied and proposes the use of a new FACTS family for the most efficient and flexible utilization of power transfer. The STATCOM is included in this family. Chapter 2 analyzes STATCOM extensively, describes its principle and mode of operation, and extracts mathematical models describing it in symmetric and unsymmetrical states of the network. Also presented are the various topology of passive filters (L, LC, LCL) which are applied to its output for interconnection with the network. Chapter 3 describes the STATCOM control strategy based on the PQ theory. All individual control steps such as current controller, voltage controller, phase locked loop (PLL) are described, while reference is made to passive and active damping methods of the STATCOM output filter. Chapter 4 presents the simulation results of a three-phase STATCOM system in a Matlab / Simulink environment. Chapter 5 describes the implementation of a STATCOM system for experimental and research purposes, as the results for various operating situations are presented. The schematic diagrams of the assembly are in Appendix C. Chapter 6 is the last chapter in which the conclusions of this thesis are summarized, a comparison of the experimental results compared to the simulation model and the theory developed, and suggestions for improvement and future research in relation to the general subject study of this thesis.	en
heal.advisorName	Κορρές, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Κορρές, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Γεωργιλάκης, Παύλος	el
heal.committeeMemberName	Βουρνάς, Κωνσταντίνος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	158 σ.
heal.fullTextAvailability	true