Μοντελοποίηση και έλεγχος πολυτερματικού HVDC δικτύου διασυνδεδεμένου σε ασύγχρονα ΣΗΕ - Ζουμπούλης, Χρήστος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος, 2018)
Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η τεχνολογία ΗVDC - High Voltage Direct Current, η οποία επιτρέπει τη μεταφορά μεγάλης ισχύος σε μακρινές αποστάσεις με συνδέσμους υψηλής τάσης συνεχούς ρεύματος και αποτελεί εναλλακτική έναντι της HVAC μεταφοράς, λόγω μείωσης απωλειών και κόστους. Πιο συγκεκριμένα, η μελέτη πραγματοποιήθηκε μέσω της μοντελοποίησης ενός πολυτερματικού (4 τερματικά) HVDC δικτύου μετατροπέων πηγής τάσης (VSC-HVDC), το οποίο δίκτυο διασυνδέει δύο μεγάλης ισχύος θαλάσσια αιολικά πάρκα (ΘΑΠ) με δύο ασύγχρονα ηπειρωτικά AC δίκτυα (ΣΗΕ). Πέραν της επιτυχούς μεταφοράς ηλεκτρικής ισχύος από την υπεράκτια πλευρά των αιολικών προς τα δύο ασύγχρονα ΣΗΕ σε συνθήκες μόνιμης κατάστασης, η διπλωματική επικεντρώθηκε στη μελέτη των σχημάτων ελέγχου που επιτρέπουν την απόκριση συχνότητας του πολυτερματικού HVDC δικτύου προς τα ΣΗΕ, σύμφωνα με τους Κώδικες Συστήματος. Αρχικά, γίνεται μία συνοπτική επισκόπηση της τεχνολογίας HVDC, ιστορική αναδρομή αυτής, περιγραφή των δύο HVDC τεχνολογιών, CSC-HVDC και VSC-HVDC, και ανάλυση των Κωδίκων Συστήματος για τις HVDC διασυνδέσεις. Ακολούθως, η ανάλυση επικεντρώνεται στη μοντελοποίηση των συστημάτων ελέγχου των VSC-HVDC μετατροπέων του πολυτερματικού HVDC δικτύου (MTDC). Αναλύεται ενδελεχώς ο μετασχηματισμός Park, το σύστημα συγχρονισμού PLL, ο διανυσματικός έλεγχος ρευμάτων που εφαρμόζονται για τον έλεγχο των ηπειρωτικών και υπεράκτιων ΗVDC μετατροπέων. Στη συνέχεια γίνεται εισαγωγή του HVDC-VSC μετατροπέα στο MTDC δίκτυο, το οποίο μοντελοποιείται εξ ολοκλήρου. Τέλος, αναλύονται οι μέθοδοι ελέγχου ενός MTDC δικτύου, με έμφαση στον έλεγχο στατισμού DC τάσης, ο οποίος και χρησιμοποιείται στη παρούσα εργασία. Το δεύτερο μέρος της εργασίας ασχολείται με τη συμβολή του MTDC δικτύου στην υποστήριξη συχνότητας των διασυνδεδεμένων ασύγχρονων ΣΗΕ και παρουσιάζονται τα αποτελέσματα προσομοιώσεων. Η ανάλυση χωρίζεται σε τρία Σενάρια. Στο Σενάριο Ι διερευνάται η απόκριση συχνότητας του MTDC, δίχως συνεισφορά των διασυνδεόμενων ΘΑΠ. Στο Σενάριο ΙI προσομοιώνονται ίδιες διαταραχές AC φορτίου με το Σενάριο Ι, με την αξιοποίηση των λειτουργιών απόκρισης συχνότητας των διασυνδεόμενων ΘΑΠ μέσω τηλεπικοινωνιακής αποστολής δεδομένων. Τέλος στο Σενάριο ΙIΙ, προτείνεται τεχνική βελτίωσης της απόκρισης συχνότητας του MTDC δικτύου. Ένα μικρό κομμάτι της εργασίας αφιερώθηκε επίσης σε τεχνικές διαμοιρασμού ισχύος μεταξύ των ηπειρωτικών μετατροπέων στη μόνιμη κατάσταση. Όλες οι προσομοιώσεις διεξήχθησαν μέσω του λογισμικού Matlab/Simulink, ενώ τα σχέδια πραγματοποιήθηκαν στο Microsoft Visio.