Την τελευταία δεκαετία η έρευνα στον τομέα των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας καθώς και των ηλεκτρονικών ισχύος, τόσο σε ακαδημαϊκό όσο και σε βιομηχανικό επίπεδο, έχει στραφεί στο πεδίο των μικροδικτύων συνεχούς τάσης (Σ.Τ.), τα οποία κερδίζουν συνεχώς έδαφος. Τα πλεονεκτήματά τους, συγκριτικά με τα μικροδίκτυα εναλλασσόμενης τάσης (E.T.) έχουν πολλάκις καταγραφεί στη βιβλιογραφία, με τα σημαντικότερα από αυτά να συνοψίζονται στην αυξημένη αξιοπιστία, την υψηλότερη απόδοση και τον απλούστερο έλεγχο. Επιπρόσθετα, στα μικροδίκτυα Σ.Τ. δεν τίθενται ζητήματα συγχρονισμού και ροής αέργου ισχύος, ενώ και τα προβλήματα που σχετίζονται με την παρουσία αρμονικών συνιστών είναι σχετικά περιορισμένα.
Ένα από τα βασικότερα δομικά στοιχεία ενός μικροδικτύου Σ.Τ. αποτελούν οι ηλεκτρονικοί μετατροπείς ισχύος, οι οποίοι λειτουργούν ως η διεπαφή μεταξύ του ζυγού Σ.Τ. με τα φορτία, με τις μονάδες παραγωγής και με τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας. Στα σύγχρονα μικροδίκτυα, εκτός από τις συμβατικές μονάδες παραγωγής (π.χ. ηλεκτρικές γεννήτριες, οι οποίες έχουν ως κινητήρια μηχανή έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης που λειτουργεί με ορυκτά καύσιμα) εμφανίζονται και διεσπαρμένες μονάδες παραγωγής, είτε αυτές προέρχονται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είτε όχι. Επιπλέον, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας είναι σε πολλές περιπτώσεις υβριδικά, προκύπτουν δηλαδή από τον συνδυασμό δύο ή περισσότερων συμβατικών συστημάτων αποθήκευσης (π.χ. συσσωρευτές σε συνδυασμό με υπερπυκνωτές), ενώ εμφανίζονται όλο και περισσότερα ηλεκτρονικά φορτία. Επομένως, πολύ συχνά απαιτείται οι ηλεκτρονικοί μετατροπείς να υποστηρίζουν την αμφίδρομη ροή ισχύος.
Οι δικατευθυντήριοι μετατροπείς ισχύος σε ένα μικροδίκτυο Σ.Τ. μπορούν είτε να διασυνδέουν δύο ή περισσότερους ζυγούς Σ.Τ. με διαφορετικά επίπεδα τάσης ο καθένας (επιτρέποντας την ανταλλαγή ενέργειας), είτε να διασυνδέουν ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας σε έναν ζυγό συνεχούς τάσης, φορτίζοντας και εκφορτίζοντας τις μονάδες αποθήκευσης ανάλογα με τη ζήτηση ισχύος. Οι εφαρμογές των δικατευθυντήριων μετατροπέων καθώς και το είδος τους (π.χ. Σ.Τ./Ε.Τ. ή Σ.Τ./Σ.Τ., ή με/χωρίς μετασχηματιστή απομόνωσης) εξαρτώνται από το είδος του μικροδικτύου Σ.Τ. (δηλαδή από το αν το μικροδίκτυο είναι κτηριακό ή αν αποτελεί το σύστημα ηλεκτρικής ενέργειας ενός υβριδικού/ηλεκτρικού οχήματος) και από τις εκάστοτε εφαρμογές. Για παράδειγμα, όσον αφορά τα μικροδίκτυα των εξηλεκτρισμένων μέσων μεταφοράς, οι δικατευθυντήριοι μετατροπείς ισχύος χρησιμοποιούνται για να υποστηρίξουν (μεταξύ άλλων) λειτουργίες εξοικονόμησης ενέργειας, όπως η ανάκτησης ενέργειας (π.χ. ανάκτηση θερμότητας η οποία χάνεται λόγω καυσαερίων) και η αναγεννητική πέδηση.
Ως μικροδίκτυο Σ.Τ. λογίζεται και το δίκτυο Σ.Τ. του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας των αεροσκαφών, είτε πρόκειται για συμβατικά είτε για εξηλεκτρισμένα, το οποίο είναι και το σύστημα που εστιάζει η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή. Το προαναφερθέν σύστημα αποτελείται από δύο ζυγούς, έναν υψηλής τάσης (Υ.Τ. - 270 V) στον οποίο συνδέονται κυρίως μονάδες παραγωγής (π.χ. κύριες και βοηθητικές γεννήτριες), φορτία υψηλής τάσης και μονάδες αποθήκευσης ενέργειας, καθώς και έναν χαμηλής τάσης (Χ.Τ. - 28 V) στον οποίο συνδέονται κυρίως φορτία χαμηλής τάσης. Η βασική ιδέα του συστήματος που προτείνεται στην παρούσα μελέτη βασίζεται σε μία δομημένη (modular) διαμόρφωση του δικατευθυντήριου μετατροπέα ανύψωσης-υποβιβασμού Σ.Τ., βασισμένη στην τεχνική των πολλαπλών φάσεων (interleaved).
Παράλληλα, προτείνεται η δημιουργία ενός ζυγού ενδιάμεσης τάσης, στον οποίο συνδέεται ένα υβριδικό σύστημα αποθήκευσης ενέργειας, επιτρέποντας την υποστήριξη τάσης και στους δύο ζυγούς (Υ.Τ. και Χ.Τ.) κατά τη διάρκεια δυναμικών μεταβολών στα φορτία τους. Το σχήμα ελέγχου που εξετάζεται βασίζεται στην «παρακολούθηση» μόνο της τάσης στους ζυγούς Υ.Τ. και Χ.Τ., καθώς και στην απόζευξη της μέσης τιμής από την υψίσυχνη συνιστώσα της τάσης και καταλήγει στη μέθοδο ελέγχου μέγιστου ρεύματος. Ο εσωτερικός βρόχος ελέγχου του ρεύματος συμβάλει στην ταχύτερη απόκριση του συστήματος σε μεταβατικά φαινόμενα και παράλληλα πλεονεκτεί λόγω της σταθερής διακοπτικής συχνότητας και της σχετικά εύκολης αντιστάθμισης του συστήματος ανάδρασης.
Το συνολικό σύστημα που εξετάζεται, σε συνδυασμό με το προτεινόμενο σχήμα ελέγχου, υποστηρίζει την τάση στους ζυγούς Υ.Τ. και Χ.Τ. κατά τη διάρκεια μεταβατικών φαινομένων, παράλληλα δε συμβάλει στη βελτίωση της δυναμικής συμπεριφοράς και της ποιότητας ισχύος στο μικροδίκτυο Σ.Τ., όπως αναδεικνύουν και τα αποτελέσματα της προσομοίωσης.
Τέλος, μετά την παρουσίαση των αποτελεσμάτων προσομοίωσης παρατίθενται τα συμπεράσματα της παρούσας μελέτης, καθώς και ορισμένες προτάσεις για περαιτέρω έρευνα στο μέλλον.