Σχεδιασμός διασυνδεδεμένου τριφασικού αντιστροφέα και μελέτη συμπεριφοράς σε συνθήκες σφαλμάτων δικτύου.

Abstract

Τα τελευταία χρόνια, η χρήση κυρίως ανανεώσιμων πηγών ενέργειας άλλαξε τη λειτουργία των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Σήμερα υπάρχουν συστήματα παραγωγής ενέργειας διάσπαρτα στο σύστημα, γεγονός που επηρεάζει, μεταξύ άλλων, τα ρεύματα που αναπτύσσονται στα διάφορα σημεία του δικτύου κατά την διάρκεια σφαλμάτων. Στο ηλεκτρικό δίκτυο της Κρήτης, η παραγωγή ενέργειας από φωτοβολταϊκά συστήματα αποτελεί ένα σημαντικό κομμάτι της διεσπαρμένης παραγωγής. Τα φωτοβολταϊκά συστήματα συνδέονται στο δίκτυο μέσω αντιστροφέων πηγής τάσης. Επομένως, είναι απαραίτητο να μπορεί να εκτιμηθεί η συμβολή του αντιστροφέα στο ρεύμα σφάλματος. Προς αυτή την κατεύθυνση, στην παρούσα εργασία, σχεδιάζεται βήμα προς βήμα ένας τριφασικός αντιστροφέας για την σύνδεση φωτοβολταϊκού συστήματος στο δίκτυο χαμηλής τάσης. Επίσης μελετάται η συμπεριφορά του κατά την διάρκεια σφαλμάτων δικτύου σε περιβάλλον MATLAB/Simulink. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στα πρότυπα που πρέπει να πληρεί ο αντιστροφέας για την σύνδεση του στο δίκτυο και γι’ αυτό το λόγο υλοποιούνται συστήματα που ελέγχουν τη συμπεριφορά του σε περιπτώσεις διαταραχών τάσης και συχνότητας δικτύου. Τέλος, η εργασία επικεντρώνεται στη μελέτη περιπτώσεων βραχυκυκλωμάτων, στοχεύοντας στην ανάπτυξη ενός αντιπροσωπευτικού και αξιόπιστου μοντέλου προσομοίωσης αντιστροφέα κατάλληλο για μελέτες βραχυκυκλωμάτων.

In recent times, the integration of renewable energy sources has changed the operation of electrical power systems. Today there are many generation schemes dispersed in the electric utility, affecting, among others, the amount of fault current at several points of the grid. In the power system of Crete, photovoltaic generation has gain a considerable part of renewable energy sources generation. Photovoltaic systems are connected to the grid via voltage source inverters. Therefore, it is essential to be able to estimate the inverter’s contribution to the fault current. In this direction, a three-phase inverter is designed step-by-step to connect photovoltaic panels with the low-voltage network. Also, its response during network’s faults is studied in MATLAB/Simulink. The survey focuses on the requirements needed to be complied by the solar inverters in order to ensure the safety transfer of the electrical energy to the grid. Therefore, schemes are implemented to the simulation model that control its behavior during disturbances in network’s voltage and frequency. Finally, the thesis investigates cases of grid’s short circuits, aiming to develop a representative and reliable simulation model of inverter suitable for short circuit studies.