Studio preliminare di una rete di distribuzione in bassa tensione in corrente continua

In the last years, with the increasing of small-scale Distributed Generation (DG), the distribution network became active, with the inject into the network the power produced by small customer-end. The connection of the DG, and storage system, to the distribution network, occur with dc/ac electronic converter. The adoption of this converter causes an increase of costs, power loss and THD (Total Harmonic Distortion) The study of the direct current (dc) distribution network is intended to improve the DG and storage system integration with alternating current (ac) distribution network. This master thesis deals with the preliminary study of two low voltage distribution grids, dc and ac, to realize a technical/performance comparison. In particular, to evaluate the dc network, it has been considered two network, unipolar and bipolar, point out benefits and disadvantages. First of all it will be realized the sizing of the distribution networks, photovoltaic system and storage system. The devices will be modeling in a digital simulator Matlab-Simulink. It will be verify the stability of the network, in active and passive configuration, when load transients and step variation of the reference controlled variable occur, in order to evaluate dynamics performance of the control system. To complete the analysis of the comparison between dc and ac systems, it will be fulfill a study about the power loss of the fundamental devices, pointing out vantages and disadvantages about this two solutions. The study showed that the prospect to integrate a part of low voltage dc distribution networks is achievable paying specific attention to the features converters and to the specific requirements of the customer-end.

Negli ultimi anni, con la crescente diffusione della Generazione Distribuita (GD) su piccola scala, le reti di distribuzione si sono convertite in reti attive, con immissione di potenza in rete anche da parte delle piccole utenze. La connessione della GD, e dei sistemi di accumulo, alle reti di distribuzione esistenti avviene tramite l’utilizzo di convertitori elettronici c.c./c.a.. L’adozione di questi convertitori elettronici comporta un aumento dei costi, delle perdite e dell’inquinamento armonico in rete. Lo studio di reti di distribuzione in corrente continua (c.c.) è volto a migliorare l’integrazione di queste sorgenti di energia e dei sistemi di accumulo, con la rete elettrica di distribuzione in corrente alternata (c.a.). Questa tesi si occupa dello studio preliminare di due reti di distribuzione in bassa tensione (BT), una in corrente continua e una in corrente alternata, in modo da poter effettuare un confronto tecnico/prestazionale. In particolare per valutare le reti in corrente continua si prendono in considerazione due tipologie di reti, unipolare e bipolare, evidenziandone vantaggi e svantaggi, sia tra le due reti stesse sia rispetto alle attuali reti di distribuzione in corrente alternata. Per prima cosa sarà effettuato il dimensionamento di massima di entrambe le reti di distribuzione, di un impianto fotovoltaico e di un sistema di accumulo. I componenti dimensionati saranno poi modellizzati nell’ambiente di simulazione digitale Matlab-Simulink. A partire dal modello ricavato verrà verificata la stabilità delle reti considerate, sia in configurazione attiva sia passiva, attraverso l’utilizzo di simulazioni; in particolare saranno simulati transitori (inserzioni e distacchi) di carico e variazioni a gradino dei riferimenti delle grandezze controllate, in modo da valutare le prestazioni dinamiche del sistema di controllo. Per completare il confronto tra le due reti, c.c. e c.a., sarà effettuato uno studio sulle perdite dei principali componenti utilizzati, evidenziando anche in questo caso vantaggi e svantaggi delle due soluzioni. In generale dallo studio emerge che la prospettiva di integrare porzioni di reti di distribuzione c.c. in BT è perseguibile ponendo particolare attenzione alle caratteristiche prestazionali dei convertitori e alle esigenze specifiche delle utenze.