Μελέτη και κατασκευή μονοφασικού αντιστροφέα τάσης για σύνδεση ανεμογεννήτριας μικρής ισχύος με το δίκτυο χαμηλής τάσης
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη μίας διάταξης που περιλαμβάνει μία ανεμογεννήτρια 1kW με σύγχρονη μηχανή μόνιμων μαγνητών, η οποία έχει μία ανορθωτική γέφυρα διόδων συνδεδεμένη στην έξοδό της και τη διασύνδεση αυτής με το εναλλασσόμενο δίκτυο χαμηλής τάσης. Επιπρόσθετα, πραγματ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2017
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/10354 |
| id |
nemertes-10889-10354 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Αντιστροφείς Ανεμογεννήτριες Inverters Wind turbines 621.381 532 2 |
| spellingShingle |
Αντιστροφείς Ανεμογεννήτριες Inverters Wind turbines 621.381 532 2 Πουλάς, Γεώργιος Μελέτη και κατασκευή μονοφασικού αντιστροφέα τάσης για σύνδεση ανεμογεννήτριας μικρής ισχύος με το δίκτυο χαμηλής τάσης |
| description |
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη μίας διάταξης που περιλαμβάνει μία ανεμογεννήτρια 1kW με σύγχρονη μηχανή μόνιμων μαγνητών, η οποία έχει μία ανορθωτική γέφυρα διόδων συνδεδεμένη στην έξοδό της και τη διασύνδεση αυτής με το εναλλασσόμενο δίκτυο χαμηλής τάσης. Επιπρόσθετα, πραγματεύεται την κατασκευή του μονοφασικού αντιστροφέα που ενσωματώνεται στην εν λόγω διάταξη, δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στη μονάδα παραγωγής παλμών. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών.
Σκοπός είναι η κατασκευή μίας διάταξης δύο βαθμίδων για τη διασύνδεση της ανεμογεννήτριας με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Η διάταξη αυτή περιλαμβάνει μία πρώτη βαθμίδα ανύψωσης της τάσης της ανεμογεννήτριας, μέσω της οποίας εκτελείται ένας αλγόριθμος εύρεσης του σημείου μεγίστης ισχύος (MPPT) της ανεμογεννήτριας και μίας δεύτερης βαθμίδας που χρησιμοποιείται για να μετατρέψει τη συνεχή τάση σε εναλλασσόμενη (μονοφασικός αντιστροφέας) διατηρώντας σταθερή την τάση στον πυκνωτή διασύνδεσης που παρεμβάλλεται μεταξύ των δύο βαθμίδων με έλεγχο της ενεργού ισχύος (μοναδιαίος συντελεστής ισχύος). Αυτός ο αντιστροφέας αποτελεί το κύριο αντικείμενο μελέτης και κατασκευής της παρούσας διπλωματικής εργασίας.
Αρχικά, παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα και οι δυσκολίες στην εκμετάλλευση της αιολικής ενέργειας, αναλύονται οι προοπτικές σήμερα, ενώ παρατίθενται και συγκρίνονται οι τεχνολογίες ανεμογεννητριών και οι τεχνικές διασύνδεσής τους με το δίκτυο εναλλασόμενης υψηλής τάσης στοχεύοντας στο να δοθεί στον αναγνώστη μια σφαιρική άποψη του υπό μελέτη θέματος.
Στη συνέχεια, παρατίθεται μία θεωρητική ανάλυση όλων των εμπλεκομένων μονάδων της τοπολογίας. Ιδιαίτερη βαρύτητα δίνεται στην ανάλυση της λειτουργίας του μονοφασικού αντιστροφέα και κυρίως στις μεθόδους παραγωγής παλμών. Μετά από μία σύντομη διαστασιολόγηση ολόκληρου του υπό μελέτη συστήματος, μελετώνται διάφορες μέθοδοι ελέγχου της ροής ισχύος του αντιστροφέα. Στο πλαίσιο αυτής της διπλωματικής ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη χρήση και τον προγραμματισμό ενός DSP μικροελεγκτή, του TMS320F28069M της Texas Instruments.
Το επόμενο βήμα είναι η ανάλυση των τεχνικών χαρακτηριστικών του αντιστροφέα που κατασκευάστηκε, καθώς και των κυκλωμάτων που τον αποτελούν και η περιγραφή της διαδικασίας παραγωγής του κώδικα για το μικροελεγκτή TMS320F28069M της Texas Instruments που ελέγχει τον αντιστροφέα.
Τέλος παρατίθενται παλμογραφήματα και μετρήσεις που προέκυψαν από τα πειράματα που διενεργήθηκαν μετά την ολοκλήρωση της κατασκευής σε εργαστηριακό περιβάλλον. |
| author2 |
Τατάκης, Εμμανουήλ |
| author_facet |
Τατάκης, Εμμανουήλ Πουλάς, Γεώργιος |
| format |
Thesis |
| author |
Πουλάς, Γεώργιος |
| author_sort |
Πουλάς, Γεώργιος |
| title |
Μελέτη και κατασκευή μονοφασικού αντιστροφέα τάσης για σύνδεση ανεμογεννήτριας μικρής ισχύος με το δίκτυο χαμηλής τάσης |
| title_short |
Μελέτη και κατασκευή μονοφασικού αντιστροφέα τάσης για σύνδεση ανεμογεννήτριας μικρής ισχύος με το δίκτυο χαμηλής τάσης |
| title_full |
Μελέτη και κατασκευή μονοφασικού αντιστροφέα τάσης για σύνδεση ανεμογεννήτριας μικρής ισχύος με το δίκτυο χαμηλής τάσης |
| title_fullStr |
Μελέτη και κατασκευή μονοφασικού αντιστροφέα τάσης για σύνδεση ανεμογεννήτριας μικρής ισχύος με το δίκτυο χαμηλής τάσης |
| title_full_unstemmed |
Μελέτη και κατασκευή μονοφασικού αντιστροφέα τάσης για σύνδεση ανεμογεννήτριας μικρής ισχύος με το δίκτυο χαμηλής τάσης |
| title_sort |
μελέτη και κατασκευή μονοφασικού αντιστροφέα τάσης για σύνδεση ανεμογεννήτριας μικρής ισχύος με το δίκτυο χαμηλής τάσης |
| publishDate |
2017 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/10354 |
| work_keys_str_mv |
AT poulasgeōrgios meletēkaikataskeuēmonophasikouantistropheatasēsgiasyndesēanemogennētriasmikrēsischyosmetodiktyochamēlēstasēs |
| _version_ |
1771297134311636992 |
| spelling |
nemertes-10889-103542022-09-05T05:00:05Z Μελέτη και κατασκευή μονοφασικού αντιστροφέα τάσης για σύνδεση ανεμογεννήτριας μικρής ισχύος με το δίκτυο χαμηλής τάσης Πουλάς, Γεώργιος Τατάκης, Εμμανουήλ Τατάκης, Εμμανουήλ Καππάτου, Τζόγια Poulas, George Αντιστροφείς Ανεμογεννήτριες Inverters Wind turbines 621.381 532 2 Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη μίας διάταξης που περιλαμβάνει μία ανεμογεννήτρια 1kW με σύγχρονη μηχανή μόνιμων μαγνητών, η οποία έχει μία ανορθωτική γέφυρα διόδων συνδεδεμένη στην έξοδό της και τη διασύνδεση αυτής με το εναλλασσόμενο δίκτυο χαμηλής τάσης. Επιπρόσθετα, πραγματεύεται την κατασκευή του μονοφασικού αντιστροφέα που ενσωματώνεται στην εν λόγω διάταξη, δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στη μονάδα παραγωγής παλμών. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός είναι η κατασκευή μίας διάταξης δύο βαθμίδων για τη διασύνδεση της ανεμογεννήτριας με το δίκτυο χαμηλής τάσης. Η διάταξη αυτή περιλαμβάνει μία πρώτη βαθμίδα ανύψωσης της τάσης της ανεμογεννήτριας, μέσω της οποίας εκτελείται ένας αλγόριθμος εύρεσης του σημείου μεγίστης ισχύος (MPPT) της ανεμογεννήτριας και μίας δεύτερης βαθμίδας που χρησιμοποιείται για να μετατρέψει τη συνεχή τάση σε εναλλασσόμενη (μονοφασικός αντιστροφέας) διατηρώντας σταθερή την τάση στον πυκνωτή διασύνδεσης που παρεμβάλλεται μεταξύ των δύο βαθμίδων με έλεγχο της ενεργού ισχύος (μοναδιαίος συντελεστής ισχύος). Αυτός ο αντιστροφέας αποτελεί το κύριο αντικείμενο μελέτης και κατασκευής της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Αρχικά, παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα και οι δυσκολίες στην εκμετάλλευση της αιολικής ενέργειας, αναλύονται οι προοπτικές σήμερα, ενώ παρατίθενται και συγκρίνονται οι τεχνολογίες ανεμογεννητριών και οι τεχνικές διασύνδεσής τους με το δίκτυο εναλλασόμενης υψηλής τάσης στοχεύοντας στο να δοθεί στον αναγνώστη μια σφαιρική άποψη του υπό μελέτη θέματος. Στη συνέχεια, παρατίθεται μία θεωρητική ανάλυση όλων των εμπλεκομένων μονάδων της τοπολογίας. Ιδιαίτερη βαρύτητα δίνεται στην ανάλυση της λειτουργίας του μονοφασικού αντιστροφέα και κυρίως στις μεθόδους παραγωγής παλμών. Μετά από μία σύντομη διαστασιολόγηση ολόκληρου του υπό μελέτη συστήματος, μελετώνται διάφορες μέθοδοι ελέγχου της ροής ισχύος του αντιστροφέα. Στο πλαίσιο αυτής της διπλωματικής ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη χρήση και τον προγραμματισμό ενός DSP μικροελεγκτή, του TMS320F28069M της Texas Instruments. Το επόμενο βήμα είναι η ανάλυση των τεχνικών χαρακτηριστικών του αντιστροφέα που κατασκευάστηκε, καθώς και των κυκλωμάτων που τον αποτελούν και η περιγραφή της διαδικασίας παραγωγής του κώδικα για το μικροελεγκτή TMS320F28069M της Texas Instruments που ελέγχει τον αντιστροφέα. Τέλος παρατίθενται παλμογραφήματα και μετρήσεις που προέκυψαν από τα πειράματα που διενεργήθηκαν μετά την ολοκλήρωση της κατασκευής σε εργαστηριακό περιβάλλον. This diploma thesis deals with the study and construction of a single-phase inverter, which is used for the interconnection of an 1kW wind power generator, that has a full-wave rectifier connected at its output, with the low voltage power grid. The study was conducted at the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion, at the Department of Electrical and Computer Engineering in University of Patras. The aim is to construct a two-part topology, used to interconnect the wind turbine with the low voltage power grid. The first part of the topology is a DC/DC converter (Interleaved Boost) and its purpose is to track the Maximum Power Point of the wind turbine. The second part is a DC/AC converter (inverter) used to produce an alternating voltage to interconnect with the low-voltage power grid and also to maintain at a predefined value the voltage of the capacitor, which is placed at the output of the interleaved boost converter and the input of the inverter, by controlling the active power that is injected to the grid while maintaining unity power factor. The main objective of this diploma thesis is the study and construction of the inverter. Firstly, the advantages and challenges in exploiting the wind power are listed along with today’s perspectives. The current technology of wind turbines and the techniques used to interconnect them with low, medium and high voltage power grid are also presented, to provide the reader with a complete presentation on the subject. Furthermore, a theoretical analysis of all the parts used in the topology is provided with great emphasis on the analysis of the inverter and the methods used to generate the pulses that control the inverter. After a brief sizing of the topology under investigation, various methods of controlling the flow of power of the inverter are presented. In addition, an analysis of the technical characteristics of the inverter and the circuits that is consisted of is provided, along with the process used to produce the code for the microcontroller that controls the inverter. Finally, providing waveforms and measurements taken during the experiments that were conducted on the constructed inverter, we observe the behaviour of the system in an open and closed loop control. 2017-06-02T08:01:12Z 2017-06-02T08:01:12Z 2017-03-01 Thesis http://hdl.handle.net/10889/10354 gr 0 application/pdf |
