Έλεγχος και δυναμική συμπεριφορά συστήματος αποθήκευσης με μπαταρίες

Λεοντάρης, Χρήστος; Leontaris, Christos

dc.contributor.author	Λεοντάρης, Χρήστος	el
dc.contributor.author	Leontaris, Christos	en
dc.date.accessioned	2019-03-07T10:53:37Z
dc.date.available	2019-03-07T10:53:37Z
dc.date.issued	2019-03-07
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48393
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.15834
dc.rights	Default License
dc.subject	Ρύθμιση συχνότητας	el
dc.subject	Ρύθμιση τάσης	el
dc.subject	Πρωτεύουσα ρύθμιση	el
dc.subject	Αδρανειακή απόκριση	el
dc.subject	Σύστημα αποθήκευσης	el
dc.subject	Frequency control	en
dc.subject	Voltage regulation	en
dc.subject	Primary frequency response	en
dc.subject	Inertial response	en
dc.subject	Energy storage system	en
dc.title	Έλεγχος και δυναμική συμπεριφορά συστήματος αποθήκευσης με μπαταρίες	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ευστάθεια συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-10-09
heal.abstract	Οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) κατέχουν ολοένα και σημαντικότερη θέση στο ισοζύγιο της ηλεκτρικής ενέργειας. Η αύξηση της διείσδυσης των ΑΠΕ καθιστά τα ηλεκτρικά συστήματα λιγότερο ευσταθή, με μεγαλύτερες αποκλίσεις του πλάτους και της συχνότητας της τάσης, γεγονός το οποίο επιδεινώνεται στην περίπτωση μικρών αυτόνομων ηλεκτρικών συστημάτων. Η παρούσα Διπλωματική Εργασία πραγματεύεται τη σχεδίαση των ελεγκτών και μοντελοποίηση ενός συστήματος αποθήκευσης με μπαταρίες και τη διερεύνηση ένταξής του σε ένα μικρό αυτόνομο ηλεκτρικό σύστημα με σκοπό τη βελτίωση της συνολικής δυναμικής απόκρισης αυτού σε διαταραχές. Αρχικά, παρουσιάζονται οι ελεγκτές στροφών και τάσης των ντιζελογεννητριών του συστήματος και δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στη χρήση ενός φίλτρου Μεταβατικού Κέρδους Διεγέρσεως (Transient Gain Reduction Filter) στον ελεγκτή τάσης με στόχο την απαλοιφή των ταλαντώσεων που παρατηρούνται σε άεργο ισχύ και τάση. Στη συνέχεια, αναλύεται διεξοδικά ο PQ έλεγχος του τριφασικού μετατροπέα ισχύος του συστήματος αποθήκευσης. Ο ελεγκτής ρεύματος στο dq πλαίσιο αναφοράς θεωρείται η πλέον κατάλληλη επιλογή για τον ανεξάρτητο έλεγχο της ροής ενεργού και αέργου ισχύος από τον τριφασικό μετατροπέα ισχύος, προς και από το δίκτυο. Ενδιαφέρον παρουσιάζει η ανάλυση του ελέγχου, που υλοποιείται στο ανά μονάδα σύστημα. Κατόπιν, παρατίθενται τα δεδομένα της διεθνούς βιβλιογραφίας σχετικά με τις προτεινόμενες στρατηγικές ελέγχου ενεργού ισχύος συστημάτων συσσωρευτών και παρουσιάζονται οι διεθνείς κώδικες του ENTSO-E αναφορικά με τα επιτρεπτά όρια μεταβατικής συμπεριφοράς της συχνότητας. Ακολούθως, περιγράφεται αναλυτικά το υπό μελέτη σύστημα, σχεδιάζονται οι P-Q καμπύλες του τριφασικού μετατροπέα ισχύος, αναλύεται ο προτεινόμενος έλεγχος πρωτεύουσας ρύθμισης, αδρανειακής απόκρισης και τάσης του συστήματος συσσωρευτών και προτείνεται μια αυτόματη τεχνική επαναφόρτισης της μπαταρίας. Στη συνέχεια, γραμμικοποιείται το σύστημα και υπολογίζεται αναλυτικά η σταθερά αδρανείας του συστήματος αποθήκευσης. Για την αξιολόγηση του συστήματος, πραγματοποιούνται προσομοιώσεις στο λογισμικό Matlab/Simulink, χρησιμοποιώντας πλήρες διακοπτικό μοντέλο για τον μετατροπέα και παρουσιάζονται οι αντίστοιχες δυναμικές αποκρίσεις που προκύπτουν από προσομοιώσεις στο γραμμικοποιημένο ισοδύναμο. Τέλος, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας και εξάγονται τα συμπεράσματα, τα οποία υποδηλώνουν ότι η χρήση ενός συστήματος αποθήκευσης με μπαταρίες είναι δυνατόν να βελτιώσει σημαντικά την απόκριση συχνότητας και τάσης ενός αυτόνομου ηλεκτρικού δικτύου.	el
heal.abstract	The Renewable Energy Sources (RES) play an important role in the electricity balance. Large-scale RES integration results in less stable power grids with greater frequency and voltage deviations, which are becoming worse in the case of a small isolated power system. The present Diploma Thesis deals with the design of the controllers and modeling of a Battery Energy Storage System (BESS) as well as with the investigation of its integration into a small isolated power system. The main goal of the study is the improvement of the system’s overall dynamic response during disturbances. Initially, the governors and automatic voltage regulators of the diesel units are presented. A particular emphasis is given on the use of a Transient Gain Reduction Filter on the voltage controller, in order for the oscillations of the reactive power and voltage to be eliminated. Subsequently, the PQ control of the three-phase power converter of the storage system is thoroughly analyzed. The current controller in the dq reference frame is considered as the most appropriate choice for the independent control of the active and reactive power flow of the three-phase power converter. The analysis of the control, which is performed in the per unit system, is also of interest. Additionally, the relevant literature related with the proposed active battery control strategies and the ENTSO-E international guidelines regarding the limitations of the transient frequency behavior are also presented. Furthermore, the case-study system is presented, the P-Q curves of the three-phase power converter are designed and the proposed control of the primary frequency, inertial response and voltage of the battery energy storage system are described. Moreover, an automatic recharging strategy of the battery is proposed. Subsequently, the system is linearized and the inertia constant of the storage system is modeled through analytical calculations. For the evaluation of the proposed system, simulations with the Matlab/Simulink software are performed by using a switching model for the inverter and the corre- sponding dynamic responses of the linerized system are presented. Finally, the results of the Diploma Thesis are presented. The conclusions which are drawn based on the results suggest that by using a BESS, the overall response of frequency and voltage of a small isolated power system is significantly improved.	en
heal.advisorName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Κλαδάς, Αντώνιος	el
heal.committeeMemberName	Αντωνόπουλος, Αντώνιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	228 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true