Μελέτη προσομοίωσης <<Power Hardware In The Loop>> σε συστήματα με δύο υπό εξέταση δοκίμια

Τσώνης, Ιωάννης-Διονύσιος; Tsonis, Ioannis-Dionysios

dc.contributor.author	Τσώνης, Ιωάννης-Διονύσιος	el
dc.contributor.author	Tsonis, Ioannis-Dionysios	en
dc.date.accessioned	2019-07-15T08:23:02Z
dc.date.available	2019-07-15T08:23:02Z
dc.date.issued	2019-07-15
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49063
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16458
dc.rights	Default License
dc.subject	Διεσπαρμένη παραγωγή	el
dc.subject	Υπό εξέταση δοκίμιο	el
dc.subject	Ευστάθεια και ακρίβεια προσομοίωσης	el
dc.subject	Εισαγωγή βαθυπερατού φίλτρου	el
dc.subject	Μετατόπιση σύνθετης αντίστασης	el
dc.subject	Power Hardware In The Loop	en
dc.subject	Hardware Under Test	en
dc.subject	Stability and accuracy	en
dc.subject	Low pass filter	en
dc.subject	Shifting impedance	en
dc.title	Μελέτη προσομοίωσης <<Power Hardware In The Loop>> σε συστήματα με δύο υπό εξέταση δοκίμια	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Ενέργεια	el
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-03-22
heal.abstract	Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται η τεχνική Power Hardware in the Loop σε συστήματα με δύο υπό εξέταση δοκίμια πραγματικού εξοπλισμού. Η τεχνική Power Hardware in the Loop (PHIL) αποτελεί ένα πρωτοποριακό εργαλείο που ανταποκρίνεται στις σύγχρονες απαιτήσεις για τη διεξαγωγή προσομοιώσεων και πειραμάτων, καθώς επιτρέπει τη διασύνδεση πραγματικού εξοπλισμού (Hardware Under Test – HUT) με προσομοιωμένα συστήματα, μέσω ενισχυτών ισχύος (Power Amplifiers). Αρχικά γίνεται μια εισαγωγή στις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) και στη Διεσπαρμένη Παραγωγή, καθώς χάρη σε αυτές πραγματοποιείται τα τελευταία χρόνια η μετάβαση από τα συμβατικά παθητικά δίκτυα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας στα ενεργητικά, δημιουργώντας την ανάγκη για εξελιγμένες μελέτες, προσομοιώσεις και δοκιμές που ικανοποιεί η PHIL προσομοίωση. Στη συνέχεια, περιγράφεται συνοπτικά ο προσομοιωτής πραγματικού χρόνου (Real Time Digital Simulator – RTDS) ο οποίος προσομοιώνει το ηλεκτρικό δίκτυο στο οποίο θα συνδεθούν τα δοκίμιά μας. Στο επόμενο στάδιο περιγράφονται οι δύο τεχνικές Hardware in the Loop (HIL) προσομοίωσης, με ιδιαίτερη έμφαση στην PHIL, για την επιτυχημένη εφαρμογή της οποίας απαιτείται μελέτη της ευστάθειας και ακρίβειας της προσομοίωσης. Πρώτα παρουσιάζεται συνοπτικά η μελέτη των δύο ζητημάτων σε μια PHIL προσομοίωση με ένα υπό εξέταση δοκίμιο (περίπτωση Single Input Single Output – SISO), ενώ στη συνέχεια γίνεται η ανάλυση για τις προσομοιώσεις που χρησιμοποιούν δύο υπό εξέταση δοκίμια (περίπτωση Multiple Input Multiple Output – MIMO). Την θεωρητική μελέτη προσδιορισμού της ευστάθειας μιας PHIL προσομοίωσης δύο δοκιμίων ακολουθεί μια αναλυτική παρουσίαση και σύγκριση τεσσάρων μεθόδων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον προσδιορισμό της ευστάθειας. Οι μέθοδοι αυτές είναι ονομαστικά: Εφαρμογή του γενικευμένου κριτηρίου Nyquist, εφαρμογή του κριτηρίου Bode, δυναμική προσομοίωση και προσομοίωση διαγράμματος βαθμίδων. Στο τελευταίο στάδιο της εργασίας, παρουσιάζονται τρόποι επίτευξης της ευστάθειας σε περιπτώσεις όπου μέσω των προηγούμενων μεθόδων έχουμε κρίνει πως το σύστημα είναι ασταθές. Εξετάζουμε δύο ενέργειες με ευρεία εφαρμογή στις PHIL προσομοιώσεις ενός δοκιμίου, την τοποθέτηση βαθυπερατού φίλτρου σε βρόχο ανάδρασης και την μετατόπιση σύνθετης αντίστασης (Shifting Impedance) και παρουσιάζουμε πως μπορούν να επιφέρουν ευστάθεια και με ποιο κόστος στην ακρίβεια για MIMO εφαρμογές.	el
heal.abstract	This diploma thesis examines the use of a real-time simulation technique called Power Hardware in the Loop (PHIL), to test the connection of two power equipment hardware pieces to a simulated electrical network. This technique, which is a novel tool for testing that meets up to today’s needs for conducting simulations and experiments, uses power amplifiers as interfaces to perform the coupling of the hardware under test pieces (HUTs) and the simulated system. The first section of the thesis contains general information regarding renewable energy and distributed generation, since due to them the need for more advanced simulations and experiments rose in the past years, making techniques such as PHIL necessary. Moreover, we have a brief description of the Real Time Digital Simulator (RTDS) that emulates the simulated system, to which the hardware components are connected. In the next section we describe the two Hardware in the Loop (HIL) techniques, emphasizing on PHIL, whose successful application demands the determination of the simulation’s stability and accuracy. First, we briefly present the matter of stability determination for a Single Input – Single Output (SISO) simulation, in which we have a single hardware component under testing, using the Nyquist and Bode criterions. We then analyze the same matter for a Multiple Input – Multiple Output (MIMO) case, where we connect two HUTs to the simulated network. For this purpose we use the generalized Nyquist criterion and we formulate the Bode criterion’s conditions so that they too apply to the MIMO case. Likewise, the accuracy determination method is at first introduced for the SISO case, then modified for application at the MIMO case. After the theoretical approach of the stability determination issue for a MIMO PHIL simulation, we present and compare four methods that can be used to determine whether the system is stable. These methods are, namely: Nyquist criterion, Bode criterion, SimPower System simulation circuit and Signal flow simulation. In the final section of the thesis, we present two ways to bring an unstable system to stability. These are the use of a low pass filter at a feedback loop and the shifting impedance method. Both ways have an effective application in SISO cases and are tested in this section to examine how they can bring stability to a MIMO PHIL system, and how much they affect the simulation’s accuracy.	en
heal.advisorName	Χατζηαργυρίου, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Χατζηαργυρίου, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Κορρές, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Γεωργιλάκης, Παύλος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	88 σ.
heal.fullTextAvailability	true