Ανάλυση, μοντελοποίηση και κατασκευή διάταξης για τη φόρτιση συσσωρευτών από φωτοβολταϊκά πλαίσια
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη ενός αυτόνομου φωτοβολταϊκού συστήματος (Φ/Β) μικρής ονομαστικής ισχύος (~100W). Επιπλέον, πραγματεύεται τη σχεδίαση, κατασκευή και έλεγχο ενός μετατροπέα ανύψωσης τάσης που ενσωματώνεται στο εν λόγω σύστημα, με στόχο τη λειτουργία του Φ/Β συστήμ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2017
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/10428 |
| id |
nemertes-10889-10428 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Φωτοβολταϊκά πλαίσια Φόρτιση συσσωρευτών Ανυψωτής τάσης Ανιχνευτής σημείου μέγιστης ισχύος Photovoltaic panels Boost Maximum Power Point Tracking (MPPT) Intermittent charging 621.312 44 |
| spellingShingle |
Φωτοβολταϊκά πλαίσια Φόρτιση συσσωρευτών Ανυψωτής τάσης Ανιχνευτής σημείου μέγιστης ισχύος Photovoltaic panels Boost Maximum Power Point Tracking (MPPT) Intermittent charging 621.312 44 Παππάς, Νικόλαος Ανάλυση, μοντελοποίηση και κατασκευή διάταξης για τη φόρτιση συσσωρευτών από φωτοβολταϊκά πλαίσια |
| description |
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη ενός αυτόνομου φωτοβολταϊκού συστήματος (Φ/Β) μικρής ονομαστικής ισχύος (~100W). Επιπλέον, πραγματεύεται τη σχεδίαση, κατασκευή και έλεγχο ενός μετατροπέα ανύψωσης τάσης που ενσωματώνεται στο εν λόγω σύστημα, με στόχο τη λειτουργία του Φ/Β συστήματος στο σημείο μέγιστης ισχύος. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών.
Κύριος σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η κατασκευή ενός ανυψωτή τάσης, για τη διασύνδεση των φωτοβολταϊκών πλαισίων του συστήματος, τόσο με μια συστοιχία συσσωρευτών, όσο και με ένα κοινόχρηστο δίκτυο φωτισμού μίας πολυκατοικίας. Παράλληλα, βασικός στόχος είναι ο έλεγχος του μετατροπέα για την αποδοτικότερη (Έλεγχος Απομάστευσης Μέγιστης Ισχύος-MPPT) και ασφαλέστερη φόρτιση των συσσωρευτών. Απώτερος σκοπός είναι η άμεση παροχή ισχύος για τις ανάγκες του δικτύου φωτισμού κατά τη διάρκεια της ημέρας και η αποθήκευση της επιπλέον ισχύος στους συσσωρευτές, για την εξυπηρέτηση των φορτίων κατά τη διάρκεια της νύχτας.
Αρχικά, παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της χρήσης των φωτοβολταϊκών γεννητριών για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και αναλύεται ο τρόπος με τον οποίο η ηλιακή ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική. Επιπλέον, γίνεται μια σύντομη αναφορά στα είδη των φωτοβολταϊκών κυττάρων, καθώς και στους τύπους των φωτοβολταϊκών συστημάτων ανάλογα με τον τρόπο λειτουργίας τους.
Στη συνέχεια, πραγματοποιείται θεωρητική ανάλυση για κάθε βαθμίδα του αυτόνομου φωτοβολταϊκού συστήματος. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην ανάλυση της λειτουργίας του μετατροπέα ανύψωσης τάσης.
Επόμενο βήμα αποτελεί η διαστασιολόγηση του υπό μελέτη συστήματος και η προσομοίωσή του στο περιβάλλον Matlab/Simulink. Ακολούθως, εξετάζεται η συμπεριφορά του, αρχικά με παλμογεννήτρια και έπειτα με έλεγχο MPPT. Επιπρόσθετα, περιγράφεται ο σχεδιασμός και η κατασκευή όλων των κυκλωμάτων της διάταξης.
Τέλος, διενεργούνται πειράματα από τα οποία λαμβάνονται μετρήσεις και παλμογραφήματα για την επιβεβαίωση και την αξιολόγηση της μελέτης που προηγήθηκε, καθώς και για να εκτιμηθεί η απόδοση του μετατροπέα. |
| author2 |
Τατάκης, Εμμανουήλ |
| author_facet |
Τατάκης, Εμμανουήλ Παππάς, Νικόλαος |
| format |
Thesis |
| author |
Παππάς, Νικόλαος |
| author_sort |
Παππάς, Νικόλαος |
| title |
Ανάλυση, μοντελοποίηση και κατασκευή διάταξης για τη φόρτιση συσσωρευτών από φωτοβολταϊκά πλαίσια |
| title_short |
Ανάλυση, μοντελοποίηση και κατασκευή διάταξης για τη φόρτιση συσσωρευτών από φωτοβολταϊκά πλαίσια |
| title_full |
Ανάλυση, μοντελοποίηση και κατασκευή διάταξης για τη φόρτιση συσσωρευτών από φωτοβολταϊκά πλαίσια |
| title_fullStr |
Ανάλυση, μοντελοποίηση και κατασκευή διάταξης για τη φόρτιση συσσωρευτών από φωτοβολταϊκά πλαίσια |
| title_full_unstemmed |
Ανάλυση, μοντελοποίηση και κατασκευή διάταξης για τη φόρτιση συσσωρευτών από φωτοβολταϊκά πλαίσια |
| title_sort |
ανάλυση, μοντελοποίηση και κατασκευή διάταξης για τη φόρτιση συσσωρευτών από φωτοβολταϊκά πλαίσια |
| publishDate |
2017 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/10428 |
| work_keys_str_mv |
AT pappasnikolaos analysēmontelopoiēsēkaikataskeuēdiataxēsgiatēphortisēsyssōreutōnapophōtoboltaïkaplaisia AT pappasnikolaos analysismodelingandconstructionofabatterychargingcircuitpoweredbyphotovoltaicmodules |
| _version_ |
1771297249238712320 |
| spelling |
nemertes-10889-104282022-09-05T14:08:20Z Ανάλυση, μοντελοποίηση και κατασκευή διάταξης για τη φόρτιση συσσωρευτών από φωτοβολταϊκά πλαίσια Analysis, modeling and construction of a battery charging circuit powered by photovoltaic modules Παππάς, Νικόλαος Τατάκης, Εμμανουήλ Αλεξανδρίδης, Αντώνιος Pappas, Nikolaos Φωτοβολταϊκά πλαίσια Φόρτιση συσσωρευτών Ανυψωτής τάσης Ανιχνευτής σημείου μέγιστης ισχύος Photovoltaic panels Boost Maximum Power Point Tracking (MPPT) Intermittent charging 621.312 44 Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη ενός αυτόνομου φωτοβολταϊκού συστήματος (Φ/Β) μικρής ονομαστικής ισχύος (~100W). Επιπλέον, πραγματεύεται τη σχεδίαση, κατασκευή και έλεγχο ενός μετατροπέα ανύψωσης τάσης που ενσωματώνεται στο εν λόγω σύστημα, με στόχο τη λειτουργία του Φ/Β συστήματος στο σημείο μέγιστης ισχύος. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Κύριος σκοπός αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η κατασκευή ενός ανυψωτή τάσης, για τη διασύνδεση των φωτοβολταϊκών πλαισίων του συστήματος, τόσο με μια συστοιχία συσσωρευτών, όσο και με ένα κοινόχρηστο δίκτυο φωτισμού μίας πολυκατοικίας. Παράλληλα, βασικός στόχος είναι ο έλεγχος του μετατροπέα για την αποδοτικότερη (Έλεγχος Απομάστευσης Μέγιστης Ισχύος-MPPT) και ασφαλέστερη φόρτιση των συσσωρευτών. Απώτερος σκοπός είναι η άμεση παροχή ισχύος για τις ανάγκες του δικτύου φωτισμού κατά τη διάρκεια της ημέρας και η αποθήκευση της επιπλέον ισχύος στους συσσωρευτές, για την εξυπηρέτηση των φορτίων κατά τη διάρκεια της νύχτας. Αρχικά, παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της χρήσης των φωτοβολταϊκών γεννητριών για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και αναλύεται ο τρόπος με τον οποίο η ηλιακή ενέργεια μετατρέπεται σε ηλεκτρική. Επιπλέον, γίνεται μια σύντομη αναφορά στα είδη των φωτοβολταϊκών κυττάρων, καθώς και στους τύπους των φωτοβολταϊκών συστημάτων ανάλογα με τον τρόπο λειτουργίας τους. Στη συνέχεια, πραγματοποιείται θεωρητική ανάλυση για κάθε βαθμίδα του αυτόνομου φωτοβολταϊκού συστήματος. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην ανάλυση της λειτουργίας του μετατροπέα ανύψωσης τάσης. Επόμενο βήμα αποτελεί η διαστασιολόγηση του υπό μελέτη συστήματος και η προσομοίωσή του στο περιβάλλον Matlab/Simulink. Ακολούθως, εξετάζεται η συμπεριφορά του, αρχικά με παλμογεννήτρια και έπειτα με έλεγχο MPPT. Επιπρόσθετα, περιγράφεται ο σχεδιασμός και η κατασκευή όλων των κυκλωμάτων της διάταξης. Τέλος, διενεργούνται πειράματα από τα οποία λαμβάνονται μετρήσεις και παλμογραφήματα για την επιβεβαίωση και την αξιολόγηση της μελέτης που προηγήθηκε, καθώς και για να εκτιμηθεί η απόδοση του μετατροπέα. This diploma thesis deals with the study of an autonomous, low rated power (~100W), photovoltaic system (PV). In addition, the design, construction and control of a Boost converter that is incorporated into this system is studied, in order to force the photovoltaic system to operate at Maximum Power Point. This thesis was conducted in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion at the Department of Electrical & Computer Engineering of the Polytechnic School, University of Patras, Greece. The main purpose of this diploma thesis is the construction of a Boost converter for the interconnection of photovoltaic panels with a battery pack, as well as with a lighting system of a building. At the same time, the main objective is the control of the converter for the most efficient (Maximum Power Point Tracking – MPPT) and safest battery charging. A further goal is the direct power supply for the needs of the lighting of the building during daytime, as well as storing the extra power in batteries in order to supply the lighting load during nighttime. Initially, both the advantages and the disadvantages of the use of photovoltaic generators for producing electrical energy are presented and the method with which solar energy is converted into electrical is analyzed. In addition, there is a brief reference to the types of photovoltaic cells, as well as the types of photovoltaic systems depending on how they operate. Furthermore, a theoretical analysis for each step of the autonomous photovoltaic system takes place. Particular emphasis is given on the analysis of the Boost operation. Next step is the design of the system under study and simulation in Matlab/Simulink environment. Subsequently, its behavior is examined, initially by means of a pulse generator and then by MPPT control. Additionally, the design and construction of all device circuits is described. Finally, experiments are conducted from which measurements and waveforms are taken in order to confirm and evaluate the prior study, and to assess the efficiency of the converter. 2017-07-17T09:44:11Z 2017-07-17T09:44:11Z 2017-03 Thesis http://hdl.handle.net/10889/10428 gr 0 application/pdf |
