Μελέτη των κυκλοφορούντων ρευμάτων στα DC μικροδίκτυα με σκοπό την ελαχιστοποίησή τους. - Καλπάκης, Θεόδωρος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών, 2016)
Τα χαμηλής τάσης συνεχούς ρεύματος μικροδίκτυα (LVDC MGs) είναι μια τεχνολογία που ολοένα και περισσότερο τραβάει την προσοχή των ερευνητών. Λόγω των πλεονεκτημάτων τους έναντι στα χαμηλής τάσης εναλασσόμενου ρεύματος μικροδίκτυα (LVΑC MGs), ήδη χρησιμοποιείται σε κάποιες εφαρμογές. Ωστόσο, κάποια απ’τα μειονεκτήματά τους είναι αρκετά σημαντικά, ώστε η τεχνολογία αυτή να μην έχει αποκτήσει προς το παρόν ευρεία χρήση. Το σημαντικότερο μειονέκτημά τους είναι η δημιουργία ρευμάτων τα οποία αντί να καταλήγουν στο φορτίο, κυκλοφορούν σε βρόχους που δημιουργούνται μεταξύ των πηγών. Έτσι τα ρεύματα αυτά οδηγούν σε μεγάλες απώλειες ενέργειας. Τα ρεύματα αυτά ονομάζονται κυκλοφορούντα ρεύματα. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκαν οι συνθήκες δημιουργίας κυκλοφορούντων ρευμάτων σε διάφορες τοπολογίες των χαμηλής τάσης συνεχούς ρεύματος μικροδικτύων (LVDC MGs) με σκοπό την καταπολέμηση του φαινομένου και την ελαχιστοποίηση των κυκλοφορούντων ρευμάτων. Η καταπολέμηση του συγκεκριμένου φαινομένου έχει επιτεύχθει μέσω της εφαρμογής ενός πρωτογενούς ελέγχου στο δίκτυο. Η εφαρμογή αυτού του ελέγχου είχε ως αποτέλεσμα την ελαχιστοποίηση των κυκλοφορούντων ρευμάτων. Αναλυτικότερα, στο εισαγωγικό κεφάλαιο της διπλωματικής εργασίας (κεφάλαιο 1) αναλύεται η έννοια των χαμηλής τάσης συνεχούς ρεύματος μικροδικτύων (LVDC MGs) και παρουσιάζονται τα δύο είδη των τοπολογιών που αυτά απαντώνται. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους έναντι των χαμηλής τάσης και εναλασσόμενου ρεύματος μικροδικτύων (LVAC MGs) και διατυπώνεται το πρόβλημα της δημιουργίας των κυκλοφορούντων ρευμάτων. Τέλος, γίνεται μία σύντομη εισαγωγή στα διάφορα επίπεδα ελέγχου που μπορούμε να εφαρμόσουμε στα χαμηλής τάσης και συνεχούς ρεύματος μικροδικτύων (LVDC MGs) προκειμένου να αντιμετωπίσουμε τα μειονεκτήματα που παρουσιάζουν. Στο κεφάλαιο 2 γίνεται η θεωρητική ανάλυση των τοπολογιών που εξετάζονται στην συγκεκριμένη διπλωματική εργασία και μέσω των εξισώσεων των ρευμάτων του εκάστοτε δικτύου, όπως αυτά προέκυψαν από την παραπάνω ανάλυση, επιτυγχάνεται η μοντελοποίηση της εκάστοτε τοπολογίας. Στην συνέχεια, μέσω των σχέσεων αυτών, απομονώνονται τα κυκλοφορούντα ρεύματα και προκύπτει η συνθήκη δημιουργίας κυκλοφορούντων ρευμάτων σε κάθε τοπολογία. Στο κεφάλαιο 3, γνωρίζοντας πλέον τις συνθήκες δημιουργίας κυκλοφορούντων ρευμάτων σε κάθε τοπολογία που εξετάζεται, εφαρμόζεται ο πρωτογενής παθητικός έλεγχος Droop (Droop Control). Η εφαρμογή του ελέγχου Droop γίνεται με σκοπό την καταστολή των κυκλοφορούντων ρευμάτων. Αποτέλεσμα της εφαρμογής του ελέγχου Droop είναι η δημιουργία εξισώσεων για κάθε τοπολογία, βάση των οποίων, με συγκεκριμένη μέθοδο που αναλύεται στη συνέχεια, ελαχιστοποιούνται τα κυκλοφορούντα ρεύματα. Στο τελευταίο κεφάλαιο (κεφάλαιο 4), έχοντας ήδη προχωρήσει στην μοντελοποίηση των τοπολογιών, υπολογίζονται τα αποτελέσματα της θεωρητικής ανάλυσης κάθε τοπολογίας. Τα αποτελέσματα προκύπτουν από τις εξισώσεις των ρευμάτων του κεφαλαίου 2 και για συγκεκριμένα μεγέθη τάσεων, αντιστάσεων γραμμών και φορτίων. Στη συνέχεια, για τα ίδια μεγέθη, υπολογίζονται τα αποτελέσματα τη προσωμοίωσης κάθε τοπολογίας με τη χρήση των προγραμμάτων Matlab και Matlab Simulink. Τα αποτελέσμα συγκρίνονται με σκοπό τον έλεγχο της ορθότητας των θεωρητικών εξισώσεων πριν την εφαρμογή του ελέγχου Droop (Droop Control). Ακόμη, με τη βοήθεια αυτών των προγραμμάτων και χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις του κεφαλαίου 3, εφαρμόζεται ο έλεγχος Droop σε όλες τις παραπάνω τοπολογίες. Απώτερος σκοπός είναι ο έλεγχος της ορθότητάς του και της αποτελεσματικότητας του ελέγχου Droop στην αντιμετώπιση του φαινομένου των κυκλοφορούντων ρευμάτων.