Analisi e Simulazione del Controllo Droop in Microreti in CC

In recent years, direct current (DC) microgrids have gained increasing attention in the energy sector due to their efficiency, flexibility, and compatibility with renewable sources and storage systems. This thesis investigates the operation of a DC microgrid, focusing on its architecture, conversion systems, and, in particular, the implementation of decentralized control strategies based on the droop method. After reviewing the theoretical background and comparing different control schemes—centralized, decentralized, distributed, and hybrid—the study examines the principles of droop control in AC systems and its extension to DC microgrids, including advanced variants. A simulation model was then developed in MATLAB/Simulink, comprising DC/DC and AC/DC converters, a photovoltaic system, and energy storage units. The control architecture was organized into three layers: local PI regulators (zero level), decentralized primary droop control, and centralized secondary control. Simulation results validate the effectiveness of this multi-level approach, demonstrating stable DC bus voltage, proper power sharing, and adaptability to variations in load and generation. The findings confirm the robustness of the proposed framework and suggest possible future developments, such as the adoption of distributed control logics, the inclusion of more realistic operating conditions, and the experimental implementation of the modeled system.

Negli ultimi anni le microreti in corrente continua (DC) hanno assunto un ruolo centrale nello sviluppo di sistemi elettrici efficienti, flessibili e integrati con fonti rinnovabili e sistemi di accumulo. Questa tesi analizza il comportamento di una microrete DC, approfondendone architettura, dispositivi di conversione e strategie di controllo, con particolare attenzione all’approccio decentralizzato basato sul metodo droop. Dopo una trattazione teorica dei diversi schemi di controllo e delle peculiarità del droop nei sistemi AC e DC, è stato sviluppato un modello simulativo in ambiente MATLAB/Simulink comprendente convertitori DC/DC e AC/DC, un impianto fotovoltaico e sistemi di accumulo. L’architettura di controllo, strutturata su tre livelli (regolatori PI locali, controllo primario droop e controllo secondario centralizzato), è stata validata attraverso simulazioni dinamiche. I risultati mostrano che il controllo multilivello garantisce stabilità della tensione del bus DC, corretta condivisione della potenza e capacità di adattamento a variazioni di carico e generazione. Il lavoro evidenzia la validità dell’approccio proposto e apre a futuri sviluppi, quali l’implementazione di logiche di controllo distribuito, l’inclusione di condizioni operative più realistiche e la realizzazione sperimentale del sistema.