Ανάλυση ηλεκτρικού συστήματος πλοίου : μελέτη και κατασκευή διάταξης για τη διασύνδεση γεννήτριας θερμοστοιχείων με το ηλεκτρικό δίκτυο του πλοίου
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη μιας διάταξης θερμοηλεκτρικών στοιχείων 529W, καθώς και τη διασύνδεση αυτής με το εναλλασσόμενο ηλεκτρικό δίκτυο ενός πλοίου. Επιπρόσθετα, αναλύεται η κατασκευή ενός μετατροπέα ανύψωσης τάσης, ο οποίος περιλαμβάνεται στην εν λόγω τοπολογία. Η εργ...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2018
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/11588 |
| id |
nemertes-10889-11588 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Θερμοστοιχεία Μετατροπείς ανύψωσης Μονοφασικοί αντιστροφείς Έλεγχος ισχύος Thermomodules Boost converters Single phase inverters Power control 621.312 6 |
| spellingShingle |
Θερμοστοιχεία Μετατροπείς ανύψωσης Μονοφασικοί αντιστροφείς Έλεγχος ισχύος Thermomodules Boost converters Single phase inverters Power control 621.312 6 Σταυριανουδάκης, Γεώργιος Ανάλυση ηλεκτρικού συστήματος πλοίου : μελέτη και κατασκευή διάταξης για τη διασύνδεση γεννήτριας θερμοστοιχείων με το ηλεκτρικό δίκτυο του πλοίου |
| description |
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη μιας διάταξης θερμοηλεκτρικών στοιχείων 529W, καθώς και τη διασύνδεση αυτής με το εναλλασσόμενο ηλεκτρικό δίκτυο ενός πλοίου. Επιπρόσθετα, αναλύεται η κατασκευή ενός μετατροπέα ανύψωσης τάσης, ο οποίος περιλαμβάνεται στην εν λόγω τοπολογία. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών.
Κύριος στόχος είναι η μελέτη μιας διάταξης δύο βαθμίδων για τη διασύνδεση των θερμοστοιχείων με το ηλεκτρικό δίκτυο ενός πλοίου. Η πρώτη βαθμίδα είναι ένας ανυψωτής τάσης, ο οποίος περιλαμβάνει έναν αλγόριθμο εύρεσης του σημείου μέγιστης απορροφούμενης ισχύος (MPPT) από τα θερμοστοιχεία. H δεύτερη είναι ένας μονοφασικός αντιστροφέας, με τον οποίο αφ’ ενός μεν διατηρείται σταθερή η τάση στον πυκνωτή διασύνδεσης των δύο μετατροπέων με έλεγχο της ενεργού ισχύος που εγχέεται στο δίκτυο, ενώ παράλληλα παράγεται ρεύμα συμφασικό με την τάση του δικτύου, ώστε να επιτευχθεί μοναδιαίος συντελεστής ισχύος. Επιπλέον, η πρώτη βαθμίδα είναι αυτή που κατασκευάστηκε στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας.
Αρχικά, γίνεται ανάλυση του ηλεκτρικού συστήματος των πλοίων και παρουσιάζονται οι εξελίξεις στην ηλεκτροπρόωση. Έπειτα παρουσιάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά της λειτουργίας των θερμοστοιχείων και παρατίθεται μία θεωρητική ανάλυση όλων των μονάδων που περιλαμβάνονται στην τοπολογία, καθώς και των μεθόδων ελέγχου που επιλέγονται.
Το επόμενο βήμα είναι η προσομοίωση της λειτουργίας κάθε μονάδας ξεχωριστά σε περιβάλλον Matlab/Simulink. Μετά εξετάζεται και η συμπεριφορά του συνολικού συστήματος. Στο σημείο αυτό γίνεται και η διαστασιολόγηση των στοιχείων του μετατροπέα ανύψωσης τάσης που θα κατασκευαστεί.
Τέλος, παρουσιάζεται η διαδικασία υλοποίησης του ανυψωτή τάσης και παρατίθενται μετρήσεις και παλμογραφήματα που προέκυψαν τόσο κατά τη δοκιμή ορθής λειτουργίας του μετατροπέα όσο και κατά τη διάρκεια του ελέγχου μέγιστης απομάστευσης ισχύος από τα θερμοστοιχεία. Τα αποτελέσματα αυτά συγκρίνονται με τα αντίστοιχα θεωρητικά και εξάγονται χρήσιμα συμπεράσματα. |
| author2 |
Τατάκης, Εμμανουήλ |
| author_facet |
Τατάκης, Εμμανουήλ Σταυριανουδάκης, Γεώργιος |
| format |
Thesis |
| author |
Σταυριανουδάκης, Γεώργιος |
| author_sort |
Σταυριανουδάκης, Γεώργιος |
| title |
Ανάλυση ηλεκτρικού συστήματος πλοίου : μελέτη και κατασκευή διάταξης για τη διασύνδεση γεννήτριας θερμοστοιχείων με το ηλεκτρικό δίκτυο του πλοίου |
| title_short |
Ανάλυση ηλεκτρικού συστήματος πλοίου : μελέτη και κατασκευή διάταξης για τη διασύνδεση γεννήτριας θερμοστοιχείων με το ηλεκτρικό δίκτυο του πλοίου |
| title_full |
Ανάλυση ηλεκτρικού συστήματος πλοίου : μελέτη και κατασκευή διάταξης για τη διασύνδεση γεννήτριας θερμοστοιχείων με το ηλεκτρικό δίκτυο του πλοίου |
| title_fullStr |
Ανάλυση ηλεκτρικού συστήματος πλοίου : μελέτη και κατασκευή διάταξης για τη διασύνδεση γεννήτριας θερμοστοιχείων με το ηλεκτρικό δίκτυο του πλοίου |
| title_full_unstemmed |
Ανάλυση ηλεκτρικού συστήματος πλοίου : μελέτη και κατασκευή διάταξης για τη διασύνδεση γεννήτριας θερμοστοιχείων με το ηλεκτρικό δίκτυο του πλοίου |
| title_sort |
ανάλυση ηλεκτρικού συστήματος πλοίου : μελέτη και κατασκευή διάταξης για τη διασύνδεση γεννήτριας θερμοστοιχείων με το ηλεκτρικό δίκτυο του πλοίου |
| publishDate |
2018 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/11588 |
| work_keys_str_mv |
AT staurianoudakēsgeōrgios analysēēlektrikousystēmatosploioumeletēkaikataskeuēdiataxēsgiatēdiasyndesēgennētriasthermostoicheiōnmetoēlektrikodiktyotouploiou |
| _version_ |
1771297272327307264 |
| spelling |
nemertes-10889-115882022-09-05T14:04:43Z Ανάλυση ηλεκτρικού συστήματος πλοίου : μελέτη και κατασκευή διάταξης για τη διασύνδεση γεννήτριας θερμοστοιχείων με το ηλεκτρικό δίκτυο του πλοίου Σταυριανουδάκης, Γεώργιος Τατάκης, Εμμανουήλ Τατάκης, Εμμανουήλ Stavrianoudakis, Georgios Θερμοστοιχεία Μετατροπείς ανύψωσης Μονοφασικοί αντιστροφείς Έλεγχος ισχύος Thermomodules Boost converters Single phase inverters Power control 621.312 6 Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη μιας διάταξης θερμοηλεκτρικών στοιχείων 529W, καθώς και τη διασύνδεση αυτής με το εναλλασσόμενο ηλεκτρικό δίκτυο ενός πλοίου. Επιπρόσθετα, αναλύεται η κατασκευή ενός μετατροπέα ανύψωσης τάσης, ο οποίος περιλαμβάνεται στην εν λόγω τοπολογία. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Κύριος στόχος είναι η μελέτη μιας διάταξης δύο βαθμίδων για τη διασύνδεση των θερμοστοιχείων με το ηλεκτρικό δίκτυο ενός πλοίου. Η πρώτη βαθμίδα είναι ένας ανυψωτής τάσης, ο οποίος περιλαμβάνει έναν αλγόριθμο εύρεσης του σημείου μέγιστης απορροφούμενης ισχύος (MPPT) από τα θερμοστοιχεία. H δεύτερη είναι ένας μονοφασικός αντιστροφέας, με τον οποίο αφ’ ενός μεν διατηρείται σταθερή η τάση στον πυκνωτή διασύνδεσης των δύο μετατροπέων με έλεγχο της ενεργού ισχύος που εγχέεται στο δίκτυο, ενώ παράλληλα παράγεται ρεύμα συμφασικό με την τάση του δικτύου, ώστε να επιτευχθεί μοναδιαίος συντελεστής ισχύος. Επιπλέον, η πρώτη βαθμίδα είναι αυτή που κατασκευάστηκε στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Αρχικά, γίνεται ανάλυση του ηλεκτρικού συστήματος των πλοίων και παρουσιάζονται οι εξελίξεις στην ηλεκτροπρόωση. Έπειτα παρουσιάζονται τα βασικά χαρακτηριστικά της λειτουργίας των θερμοστοιχείων και παρατίθεται μία θεωρητική ανάλυση όλων των μονάδων που περιλαμβάνονται στην τοπολογία, καθώς και των μεθόδων ελέγχου που επιλέγονται. Το επόμενο βήμα είναι η προσομοίωση της λειτουργίας κάθε μονάδας ξεχωριστά σε περιβάλλον Matlab/Simulink. Μετά εξετάζεται και η συμπεριφορά του συνολικού συστήματος. Στο σημείο αυτό γίνεται και η διαστασιολόγηση των στοιχείων του μετατροπέα ανύψωσης τάσης που θα κατασκευαστεί. Τέλος, παρουσιάζεται η διαδικασία υλοποίησης του ανυψωτή τάσης και παρατίθενται μετρήσεις και παλμογραφήματα που προέκυψαν τόσο κατά τη δοκιμή ορθής λειτουργίας του μετατροπέα όσο και κατά τη διάρκεια του ελέγχου μέγιστης απομάστευσης ισχύος από τα θερμοστοιχεία. Τα αποτελέσματα αυτά συγκρίνονται με τα αντίστοιχα θεωρητικά και εξάγονται χρήσιμα συμπεράσματα. This diploma thesis deals with the design of a system that connects a thermoelectric generation module to the electrical power grid of a ship. Also, this thesis analyzes the construction of a boost converter, which is a part of the above mentioned topology. The thesis was conducted in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion, Department of Electrical and Computer Engineering of the University of Patras. The aim is to study a two-stage topology that is used in order to connect the thermoelectric generation module to a ship’s electrical grid. The first stage consists of a boost converter. Also, an algorithm is used in order to control the operation of the converter and make sure that the thermoelectric module works at its Maximum Power Point (MPP). The second one is a single-phase inverter, which controls the voltage at the capacitors, that are used to unite the stages, steady. Moreover, the current generated is synchronized to the grid’s voltage in order to achieve a power factor that is equal to one. The first stage was constructed as a part of this thesis. Initially, a bibliographic research, dealing with the analysis of the power system of a ship and the developments in all-electric ship technology, was carried out. After that, the operation and the characteristic curves of a thermoelectric generator have been examined. The next step was to analyze, theoretically, each stage of the above mentioned model, along with the control methods that are used. Then, the operation of each unit separately was simulated, using the Simulink tool of Matlab. When the right operation of each part was certified, the whole system was simulated. At this point the dimensioning of the boost converter constructed took place. Finally, the steps that are held to construct the boost converter were presented. Also, various experimental results are given and a comparison between them and the theoretical ones was made. The results confirmed the right operation of the converter and its operation at the maxim power point. 2018-09-18T09:08:03Z 2018-09-18T09:08:03Z 2018-05-10 Thesis http://hdl.handle.net/10889/11588 gr 0 application/pdf |
