Implementation and simulation of the control logic of a multiple-input multiple-output (MIMO) converter in the EU-funded HEART project

This thesis aims to implement a control logic that can be used in a system (the multiple-input multiple-output, MIMO) constituted of a converter, a photovoltaic panel, electric and thermal storage, and electric loads. The main purpose of the control is to create the maximum possible synergy between the elements of the system, making them work in such a way as to maximize the use of renewable energy sources, minimize the waste of energy and maximize the economic profit. The first step consists in modelling all the elements of the system. The second step consists in the definition and implementation of the control logic which is used to manage the MIMO system according to the conditions to which it is subjected (total load, power of photovoltaic panel, voltage level, battery conditions, time of the day etc. etc.). Matlab (in particular, Simulink and Stateflow) have been used to implement the models and the control logic. The modelling and the control are referred only to the electrical component of the system, in fact the thermal storage system has been modelled as an electric load.

Questa tesi si prefigge l’obbiettivo di implementare una logica di controllo che possa essere utilizzata in un sistema (multi-input multi-output, MIMO) costituito da un convertitore, un pannello fotovoltaico, un accumulo elettrico e termico e dei carichi elettrici. Lo scopo principale del controllo è quello di creare la maggior sinergia possibile tra gli elementi del sistema facendoli lavorare in modo da massimizzare l’utilizzo di fonti energetiche rinnovabili, ridurre al minimo indispensabile gli sprechi energetici e massimizzare il tornaconto economico. Il primo step consiste nella modellizzazione di tutti gli elementi del sistema. Il secondo step consiste nella definizione e nell’ implementazione della logica di controllo che è stata utilizzata per gestire il sistema MIMO in funzione delle condizioni alle quali è soggetto (carico totale, potenza del pannello fotovoltaico, livello di tensione, condizioni del sistema di accumulo elettrico, ora della giornata ecc. ecc.). Matlab (in particolare, Simulink e Stateflow) sono stati utilizzati per implementare i modelli e la logica di controllo. La modellizzazione e il controllo sono riferiti solamente alla componente elettrica del sistema, infatti il sistema di accumulo termico è stato modellizzato come un carico elettrico.