LVDC systems for distributed generation and fast charging stations integration

The aim of this thesis is to examinate the adoption of direct current (DC) in the actual electric system by especially considering the low voltage field of application. The proposed work starts with a study about the historical reason that lead to the actual electric system until the electronic era. In particular, the new electric systems and mobility trends has been considered by focusing on distributed generation-based systems characterized by active utilities and fast charging stations. For this reason, the core of this work is the studies of a possible low voltage (LV) DC application solution for the interconnection of two alternate current (AC) grids. In this way, the higher capability of the DC system to produce more power, at distribution level, with respect to the AC one is exploited. Moreover, the adoption of this kind of LVDC system is tested to verify its ability to be easily coupled with renewable sources to supply fast charging stations for electric vehicles. In order to verify the system operability and feasibility a Simulink model has been used to study the electric behaviour of the system. In this way, the system capability to supply the fast charging stations in a sustainable way has been verified by considering also how it comply with the unpredictability of renewable sources to provide a balanced operating condition.

L’elaborato ha l’obbiettivo di esaminare l’utilizzo di reti in corrente continua all’interno dell’attuale sistema elettrico, facendo particolare riferimento a un contesto applicativo a bassa tensione. Il percorso proposto parte dalle ragioni storiche che hanno portato alla struttura del sistema elettrico dei giorni nostri, fino ad arrivare all’era dell’elettronica. In particolare, sono state prese in considerazione le nuove tendenze evolutive del sistema elettrico, il quale tende ad ottemperare l’incremento della richiesta di energia a livello mondiale basandosi su nuove reti a generazione distribuita caratterizzate da utenze attive e tenendo conto dell’evoluzione della mobilità basata su sistemi elettrici. Per questo motivo, l’elaborato di tesi ha come fulcro l’introduzione di un possibile caso di applicazione di sistema a bassa tensione in continua interposto come connessione di due reti a corrente alternata, in modo da sfruttare la sua capacità di trasmettere più potenza rispetto al caso a bassa tensione in alternata. In particolare, l’adozione di questa rete viene testata in modo da verificare la sua abilità di essere facilmente accoppiata a fonti rinnovabili e per l’alimentazione di stazione di ricarica veloce per veicoli elettrici. Il corretto funzionamento e la fattibilità del sistema vengono quindi testate basandosi sugli andamenti ottenuti tramite un modello Simulink. In questo modo viene valutato come la rete sia in grado di alimentare il sistema di ricarica in maniera sostenibile tenendo conto dell’imprevedibilità della generazione a fonte rinnovabile mantenendo un andamento equilibrato.