Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού φορτίου
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, την ανάλυση, το σχεδιασμό, την προσομοίωση και την τελική κατασκευή και δοκιμή μιας συσκευής προγραμματιζόμενου ηλεκτρονικού φορτίου συνεχούς ρεύματος (DC). Η συσκευή χρησιμοποιεί μια παράλληλη διάταξη ημιαγωγικών στοιχείων ισχύος (MOSFET ισχύος...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2017
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/10416 |
| id |
nemertes-10889-10416 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Ηλεκτρονικό φορτίο Γραμμική περιοχή Συστήματα συνεχούς ρεύματος Electronic load Linear region DC systems MOSFETs 621.31 |
| spellingShingle |
Ηλεκτρονικό φορτίο Γραμμική περιοχή Συστήματα συνεχούς ρεύματος Electronic load Linear region DC systems MOSFETs 621.31 Παναγιώτου, Αντώνιος Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού φορτίου |
| description |
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, την ανάλυση, το σχεδιασμό, την προσομοίωση και την τελική κατασκευή και δοκιμή μιας συσκευής προγραμματιζόμενου ηλεκτρονικού φορτίου συνεχούς ρεύματος (DC). Η συσκευή χρησιμοποιεί μια παράλληλη διάταξη ημιαγωγικών στοιχείων ισχύος (MOSFET ισχύος), που λειτουργούν στη γραμμική περιοχή και ελέγχονται από τελεστικό ενισχυτή. Ο προγραμματισμός του ηλεκτρονικού φορτίου γίνεται με τη χρήση μικροελεγκτή. 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 δημιουργία μιας πλήρως λειτουργικής συσκευής για χρήση με πηγές τροφοδοσίας, είτε πρόκειται για πηγές τάσης (χρησιμοποιούμενη ως φορτίο σταθερού ρεύματος), είτε για πηγές ρεύματος (χρησιμοποιούμενη ως φορτίο σταθερής τάσης). Επιπλέον, η ίδια συσκευή μπορεί να λειτουργήσει σαν ωμικός αντιστάτης (χρησιμοποιούμενη ως φορτίο σταθερής αντίστασης).
Αρχικά, μελετώνται η βασική δομή, οι χαρακτηριστικές εξισώσεις, οι περιοχές λειτουργίας και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των MOSFET ισχύος. Έπειτα, μελετάται η χρησιμότητα και η βασική δομή του ηλεκτρονικού φορτίου και συνακόλουθα, προσδιορίζονται τρεις κυκλωματικές τοπολογίες που ανταποκρίνονται στις τρεις διαφορετικές λειτουργίες της συσκευής.
Στη συνέχεια, πραγματοποιείται ανάλυση των τοπολογιών με βάση τη θεωρία ηλεκτρικών κυκλωμάτων και το ιδανικά μοντέλα του MOSFET ισχύος και του τελεστικού ενισχυτή. Η ανάλυση συνοδεύεται από τον καθορισμό των προδιαγραφών της συσκευής και τις αντίστοιχες προσομοιώσεις κάθε κυκλώματος.
Το επόμενο βήμα είναι ο σχεδιασμός των κύριων μερών που συνθέτουν το συνολικό σύστημα που υποστηρίζει τη λειτουργία της συσκευής που κατασκευάστηκε. Πιο συγκεκριμένα, περιγράφονται και επεξηγούνται λεπτομερώς το σύστημα ψύξης, η πλακέτα ελέγχου, η πλακέτα ισχύος και η πλακέτα γραμμικού τροφοδοτικού.
Τέλος, γίνεται δοκιμή της ορθής λειτουργίας του ηλεκτρονικού φορτίου με μια σειρά πειραμάτων τα αποτελέσματα των οποίων επιβεβαιώνουν την θεωρητική ανάλυση και το σχεδιασμό, που προηγήθηκαν της κατασκευής. |
| author2 |
Τατάκης, Εμμανουήλ |
| author_facet |
Τατάκης, Εμμανουήλ Παναγιώτου, Αντώνιος |
| format |
Thesis |
| author |
Παναγιώτου, Αντώνιος |
| author_sort |
Παναγιώτου, Αντώνιος |
| title |
Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού φορτίου |
| title_short |
Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού φορτίου |
| title_full |
Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού φορτίου |
| title_fullStr |
Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού φορτίου |
| title_full_unstemmed |
Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού φορτίου |
| title_sort |
μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού φορτίου |
| publishDate |
2017 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/10416 |
| work_keys_str_mv |
AT panagiōtouantōnios meletēkaikataskeuēēlektronikouphortiou AT panagiōtouantōnios designandimplementationofadcelectronicload |
| _version_ |
1771297182301814784 |
| spelling |
nemertes-10889-104162022-09-05T09:40:29Z Μελέτη και κατασκευή ηλεκτρονικού φορτίου Design and implementation of a dc electronic load Παναγιώτου, Αντώνιος Τατάκης, Εμμανουήλ Τατάκης, Εμμανουήλ Μητρονίκας, Επαμεινώνδας Panagiotou, Antonios Ηλεκτρονικό φορτίο Γραμμική περιοχή Συστήματα συνεχούς ρεύματος Electronic load Linear region DC systems MOSFETs 621.31 Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, την ανάλυση, το σχεδιασμό, την προσομοίωση και την τελική κατασκευή και δοκιμή μιας συσκευής προγραμματιζόμενου ηλεκτρονικού φορτίου συνεχούς ρεύματος (DC). Η συσκευή χρησιμοποιεί μια παράλληλη διάταξη ημιαγωγικών στοιχείων ισχύος (MOSFET ισχύος), που λειτουργούν στη γραμμική περιοχή και ελέγχονται από τελεστικό ενισχυτή. Ο προγραμματισμός του ηλεκτρονικού φορτίου γίνεται με τη χρήση μικροελεγκτή. 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 δημιουργία μιας πλήρως λειτουργικής συσκευής για χρήση με πηγές τροφοδοσίας, είτε πρόκειται για πηγές τάσης (χρησιμοποιούμενη ως φορτίο σταθερού ρεύματος), είτε για πηγές ρεύματος (χρησιμοποιούμενη ως φορτίο σταθερής τάσης). Επιπλέον, η ίδια συσκευή μπορεί να λειτουργήσει σαν ωμικός αντιστάτης (χρησιμοποιούμενη ως φορτίο σταθερής αντίστασης). Αρχικά, μελετώνται η βασική δομή, οι χαρακτηριστικές εξισώσεις, οι περιοχές λειτουργίας και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των MOSFET ισχύος. Έπειτα, μελετάται η χρησιμότητα και η βασική δομή του ηλεκτρονικού φορτίου και συνακόλουθα, προσδιορίζονται τρεις κυκλωματικές τοπολογίες που ανταποκρίνονται στις τρεις διαφορετικές λειτουργίες της συσκευής. Στη συνέχεια, πραγματοποιείται ανάλυση των τοπολογιών με βάση τη θεωρία ηλεκτρικών κυκλωμάτων και το ιδανικά μοντέλα του MOSFET ισχύος και του τελεστικού ενισχυτή. Η ανάλυση συνοδεύεται από τον καθορισμό των προδιαγραφών της συσκευής και τις αντίστοιχες προσομοιώσεις κάθε κυκλώματος. Το επόμενο βήμα είναι ο σχεδιασμός των κύριων μερών που συνθέτουν το συνολικό σύστημα που υποστηρίζει τη λειτουργία της συσκευής που κατασκευάστηκε. Πιο συγκεκριμένα, περιγράφονται και επεξηγούνται λεπτομερώς το σύστημα ψύξης, η πλακέτα ελέγχου, η πλακέτα ισχύος και η πλακέτα γραμμικού τροφοδοτικού. Τέλος, γίνεται δοκιμή της ορθής λειτουργίας του ηλεκτρονικού φορτίου με μια σειρά πειραμάτων τα αποτελέσματα των οποίων επιβεβαιώνουν την θεωρητική ανάλυση και το σχεδιασμό, που προηγήθηκαν της κατασκευής. This diploma thesis deals with the study, the analysis, the design, the simulation and the final implementation and testing of a working prototype of a programmable direct current (DC) electronic load device. The device uses a parallel array of power MOSFETS that are controlled by an operational amplifier and operate in the linear region and. The programming of the device is achieved with the use of a microcontroller. The thesis was conducted in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion, Department of Electrical and Computer Engineering of the University of Patras, Greece. The goal of the thesis is to build a fully functional device that operates as a programmable electronic DC load for use with power sources, whether it be voltage sources (used as a constant current load) or current sources (used as a constant voltage load). Moreover, the same device can function as an ohmic resistor (used as a constant resistance load). Firstly, the basic structure, the characteristic equations, the operating regions and the special characteristics of the power MOSFET are studied and explained. These are followed by a study of the utility and the basic structure of an electronic load and consequently, three electrical circuits that correspond to the three different functions of the device are determined. Following that, there is an analysis of the aforementioned circuits based on electrical circuits theory and the ideal models of the power MOSFET and the operational amplifier. The analysis itself is followed by the determination of the operating specifications of the device and the respective simulations of each circuit. Τhe next step is the design of the main parts that compose the whole system that supports the operation of the device that was built. More specifically, the cooling system, the control board, the power board and the power supply board are described and explained in detail. Finally, the correct operation of the electronic load device is tested with a series of experiments, the results of which validate the correctness of the theoretical analysis and the design that preceded the building of the device. 2017-07-17T09:16:22Z 2017-07-17T09:16:22Z 2016-07-15 Thesis http://hdl.handle.net/10889/10416 gr 0 application/pdf |
