Συντάχθηκε 02-06-2025 10:12
Ενημερώθηκε:
02-06-2025 10:19
Τόπος:
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 06/06/2025 11:00
Λήξη: 06/06/2025 12:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
ΑΝΔΡΕΑ ΚΑΡΟΓΙΑΝΝΗ
με θέμα
Κατανεμημένη ανίχνευση σημείου μέγιστης ισχύος φωτοβολταϊκής συστοιχίας με μετατροπέα DC/AC πολλαπλών επιπέδων
Distributed maximum power point tracking of photovoltaic array with multilevel DC/AC converter
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Κουτρούλης Ευτύχιος (Επιβλέπων)
Αναπληρωτής Καθηγητής Γυφτάκης Κωνσταντίνος
Επίκουρος Καθηγητής Πέππας Γεώργιος
Περίληψη
Η αυξανόμενη παγκόσμια ζήτηση για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας έχει οδηγήσει σε σημαντικές προόδους στα φωτοβολταϊκά (PV) συστήματα, ιδιαίτερα όσον αφορά την ενσωμάτωση τους στο ηλεκτρικό δίκτυο. Μεταξύ των διαφόρων τεχνολογιών μετατροπής ισχύος, οι πολυεπίπεδοι αντιστροφείς έχουν αποκτήσει σημαντική σημασία, λόγω της ικανότητας τους να βελτιώνουν την ποιότητα της ισχύος, να μειώνουν την αρμονική παραμόρφωση και να αυξάνουν τη συνολική απόδοση του συστήματος. Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στη μοντελοποίηση και προσομοίωση ενός πολυεπίπεδου αντιστροφέα πλήρους γέφυρας, ο οποίος τροφοδοτείται από ανεξάρτητες φωτοβολταϊκές συστοιχίες, κάθε μια με τον δικό της, αποκεντρωμένο αλγόριθμο MPPT, σε σύγκριση με τα ευρέως προτεινόμενα συστήματα, που αυτός ο υπολογισμός είναι ενιαίος. Ο κύριος στόχος της μελέτης αυτής είναι η ανάλυση της απόδοσης του πολυεπίπεδου αντιστροφέα και η ορθή υπολογιστική προσέγγιση του MPPT για κάθε φωτοβολταϊκή συστοιχία ξεχωριστά,
υπό διαφορετικές συνθήκες λειτουργίας, εστιάζοντας κυρίως στις μεταβολές της ηλιακής ακτινοβολίας. Αρχικά, αναλύονται οι χαρακτηριστικές καμπύλες, τόσο των φωτοβολταϊκών πλαισίων, όσο και των αντίστοιχων συστοιχιών, και εξετάζεται η λειτουργία τους υπό διαφορετικά επίπεδα ηλιακής ακτινοβολίας. Στη συνέχεια, μελετώνται και προτείνονται δύο αλγόριθμοι MPPT για το σύστημα, με ιδιαίτερη έμφαση στη χρήση της τεχνικής ‘power feed-forward’, ώστε να επιταχυνθεί ο υπολογισμός του MPPT. Αφού διασφαλιστεί ότι το σύστημα λειτουργεί στη μέγιστη δυνατή ισχύ του, αξιολογούνται τα γραφήματα για την επαλήθευση της αποδοτικότητάς του. Τέλος, εξετάζεται η συνολική απόδοση τόσο του συστήματος, όσο και των αλγορίθμων MPPT υπό διαφορετικές συνθήκες ακτινοβολίας, προκειμένου να εκτιμηθεί η αποτελεσματικότητά τους.
Abstract
The increasing global demand for renewable energy has driven significant advancements in photovoltaic (PV) systems, particularly in their integration with the electrical grid. Among various power conversion technologies, multilevel inverters have gained prominence due to their ability to improve power quality, reduce harmonic distortion and enhance overall system efficiency. This thesis focuses on the modeling and simulation of a multilevel full-bridge inverter powered by independent PV arrays, each with its own, distributed Maximum Power Point Tracking (MPPT) algorithm, in comparison to widely proposed systems, which have a single unit for that calculation. The primary objective of this study is to analyze the performance of the inverter, and ensure the accurate calculation of MPPT for each array individually under different operating conditions, particularly in response to variations in solar irradiance and temperature. First, the characteristic curves of both the PV panels and arrays are analyzed, to examine their behavior under different solar irradiance levels. Next, two MPPT algorithms are studied and proposed for the system, with a strong emphasis on the power feed-forward technique, to accelerate MPPT calculations. Once the system is confirmed to be operating at its maximum possible power, key performance graphs are evaluated, to verify its efficiency. Finally, both the overall system and the MPPT algorithms are assessed under varying irradiance conditions, to determine their effectiveness and their correctness.
