Σχεδίαση ελεγκτών τάσης και συχνότητας σύγχρονων γεννητριών χρησιμοποιώντας μοντέρνες μεθόδους αυτόματου έλεγχου

Abstract

Αντικείμενο της παρούσας πτυχιακής εργασίας είναι σχεδίαση ελεγκτών τάσης και συχνότητας σύγχρονων γεννητριών χρησιμοποιώντας μοντέρνες μεθόδους αυτομάτου έλεγχου. Έγινε εκτενής βιβλιογραφική αναφορά πάνω στους ελεγκτές τάσης και συχνότητας με έμφαση στο Συστήματος Προστασίας Υπερδιέγερσης (ΣΠΥ), τον Αυτόματο Ρυθμιστή Τάσης (ΑΡΤ) και τον Σταθεροποιητής Συστήματος Ισχύος (Power System Stabilizer). Αναλυτικότερα, αρχικά έγινε αναφορά πάνω στα χαρακτηριστικά των γεννητριών, τα ηλεκτρικά μεγέθη που τις περιγράφουν καθώς και τη βασική αρχή λειτουργίας τους. Στη συνέχεια αναλύθηκε ο όρος ευστάθεια ενός Συστήματος Ηλεκτρικής Ενέργειας, που περιλαμβάνει την ευστάθεια της τάσης, της γωνίας και της συχνότητας. Ο τρόπος που θα αντιδράσει το σύστημα στις διαταραχές καθορίζεται από ελεγκτές οι οποίοι είτε βρίσκονται ενσωματωμένοι στις γεννήτριες είτε είναι ξεχωριστές διατάξεις. Στη συνέχεια περιγράφεται ο Αυτόματος Ρυθμιστής Τάσης, τα είδη του καθώς και διάφορες συνδεσμολογίες. Επίσης περιγράφεται και η εξέλιξη των ελεγκτών τάσης που είναι οι μη γραμμικοί ελεγκτές. Από την πλευρά του ελέγχου της συχνότητας, αυτός επιτυγχάνεται με το Σύστημα Προστασίας Υπερδιέγερσης. Μετά την ανάλυση των αρχών λειτουργίας των ΣΠΥ, γίνεται συζήτηση για τις εφαρμογές τέτοιων ελεγκτών σήμερα σε συστήματα Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας. Τα πιο ενδιαφέροντα συστήματα είναι τα αιολικά, όπου παρουσιάζονται κάποιες εξελίξεις πάνω στον έλεγχο της τάσης και της συχνότητας του συστήματος. Τέλος παρουσιάζονται και τα φωτοβολταϊκά συστήματα καθώς και οι τρόποι ελέγχου της τάσης και της συχνότητας κατά τη σύνδεσή τους και κατά την διαταραχή τους. Κύριος στόχος είναι να μελετηθούν οι ελεγκτές τάσης και συχνότητας που λειτουργούν πάνω στις γεννήτριες σήμερα, όπως επίσης και οι προοπτικές για αποδοτικότερους ελεγκτές.