Μελέτη και κατασκευή ανυψωτή συνεχούς τάσης σε συνεχή τάση, πηγής εμπέδησης, για χρήση σε διάφορες εφαρμογές

• Κύριος συγγραφέας: Δελακάς, Χρήστος
• Άλλοι συγγραφείς: Τατάκης, Εμμανουήλ
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2017
• Θέματα: Μετατροπέας πηγής εμπέδησης; Έλεγχος Σ.Μ.Ι.; Φωτοβολταϊκά συστήματα; Ηλεκτρονικοί μετατροπείς ανύψωσης συνεχούς τάσης σε συνεχή τάση; Μέθοδος αυξανομένης αγωγιμότητας; Z-source; MPPT; Photovoltaic systems (PV systems); DC-DC boost converters; Incremental conductance method; 621.313

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την ανάλυση της λειτουργικής συμπεριφοράς και την κατασκευή ενός μετατροπέα ανύψωσης συνεχούς τάσης σε συνεχή τάση πηγής εμπέδησης, o οποίος αναφέρεται στη διεθνή βιβλιογραφία ως Z-Source DC-DC Boost Converter (Boost ZSC), και στη συνέχεια του κειμένου θα αναφέρεται Z-source DC-DC μετατροπέας. 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 ανάλυση αυτής της σχετικά νέας κατηγορίας μετατροπέων, που για πρώτη φορά εξετάζεται στο συγκεκριμένο εργαστήριο, από την οποία θα επιλεγεί ένας μετατροπέας για χρήση ως πρώτης βαθμίδας ανύψωσης της τάσης, σε φωτοβολταïκά πλαίσια εναλλασσόμενου ρεύματος (AC-PV modules). Αρχικά μελετήθηκαν οι τεχνολογίες διασύνδεσης των φωτοβολταϊκών συστημάτων από τις οποίες ιδιαίτερο ενδιαφέρον στις μέρες μας παρουσιάζει η τεχνολογία φωτοβολταϊκών πλαισίων εναλλασσόμενου ρεύματος (AC-PV modules), στην οποία, ανάλογα με τη χρησιμοποιούμενη τοπολογία, είναι πιθανό να απαιτείται η χρήση μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή (DC-DC converter) ως πρώτη βαθμίδα ανύψωσης της τάσης. Στη συνέχεια έγινε εισαγωγή στη λογική του δικτύου εμπέδησης, που τοποθετείται στην είσοδο της τοπολογίας, και πραγματοποιήθηκε θεωρητική ανάλυση τεσσάρων διαφορετικών μετατροπέων τοπολογίας Z-source, οπότε και προέκυψε μια θεωρητική σύγκριση της λειτουργικής συμπεριφοράς τους και των χαρακτηριστικών τους. Το επόμενο βήμα ήταν η προσομοίωση σε περιβάλλον PSpice τεσσάρων μετατροπέων για λειτουργία στα 250W και 25kHz στην περιοχή συνεχούς αγωγής (CCM) . Μετά τη θεωρητική σύγκρισή τους έγινε η επιλογή του μετατροπέα που θα κατασκευαστεί. Για το συγκεκριμένο μετατροπέα πραγματοποιήθηκε και έλεγχος M.P.P.T. (Maximum Power Point Tracking), για την ανίχνευση του Σημείου Μέγιστης Ισχύος (ΣΜΙ maximum power point) σε περιβάλλον Matlab/Simulink. Τέλος, κατασκευάστηκε η πλακέτα που περιέχει τα κυκλώματα ισχύος, παλμοδότησης και ελέγχου. Ο προγραμματισμός του μικροελεγκτή που χρησιμοποιήθηκε έγινε σε γλώσσα C-Assembly, με σκοπό αρχικά την υλοποίηση της τεχνικής της διαμόρφωσης του εύρους των παλμών (Pulse Width Modulation-PWM) και στη συνέχεια την υλοποίηση του M.P.P.T. ελέγχου, για προσαρμογή του λόγου κατάτμησης του ημιαγωγικού στοιχείου για την προσέγγιση του ΣΜΙ. Με την αξιοποίηση των παλμογραφημάτων και των μετρήσεων εξήχθησαν τα τελικά συμπεράσματα της πραγματικής συμπεριφοράς του μετατροπέα, τα οποία επιβεβαιώνουν τη θεωρητική ανάλυση.