Ανάλυση και κατασκευή αμφίδρομου μετατροπέα υποβιβασμού/ανύψωσης τάσης
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται το σχεδιασμό και την κατασκευή εργαστηριακής διάταξης ενός ηλεκτρονικού μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2020
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/12965 |
| id |
nemertes-10889-12965 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Ηλεκτρονικοί μετατροπείς Μετατροπείς DC/DC Αμφίδρομοι ηλεκτρονικοί μετατροπείς Power converters DC/DC converters Bi-directional power converters |
| spellingShingle |
Ηλεκτρονικοί μετατροπείς Μετατροπείς DC/DC Αμφίδρομοι ηλεκτρονικοί μετατροπείς Power converters DC/DC converters Bi-directional power converters Βισβάρδη, Σοφία Ανάλυση και κατασκευή αμφίδρομου μετατροπέα υποβιβασμού/ανύψωσης τάσης |
| description |
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται το σχεδιασμό και την κατασκευή εργαστηριακής διάταξης ενός ηλεκτρονικού μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών.
Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η κατασκευή ενός αμφίδρομου ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχύος, που θα είναι ικανός να λειτουργήσει είτε ως μετατροπέας υποβιβασμού τάσης, είτε ως μετατροπέας ανύψωσης τάσης είτε και ως μετατροπέας υποβιβασμού/ανύψωσης τάσης. Το φορτίο του μετατροπέα αποτελεί μία ωμική αντίσταση.
Αρχικά γίνεται μία σύντομη αναφορά στα είδη ηλεκτρονικών μετατροπέων και στο τρόπο χρήσης τους. Ιδιαίτερα, επισημαίνονται οι εφαρμογές τους στη σημερινή εποχή.
Στη συνέχεια, αναλύεται θεωρητικά ο αμφίδρομος ηλεκτρονικός μετατροπέας και στις τρεις καταστάσεις λειτουργίας του. Επιπλέον, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων του μετατροπέα με τη χρήση λογισμικού Matlab/Simulink, ώστε να εξακριβωθεί η ορθή λειτουργία του πριν ξεκινήσει η κατασκευή.
Το επόμενο βήμα είναι ο σχεδιασμός της διάταξης, η οποία αποτελείται από δύο πλακέτες τυπωμένου κυκλώματος, καθώς και το λογισμικό που αναπτύχθηκε για την παλμοδότηση του μετατροπέα. Στις πλακέτες τυπωμένου κυκλώματος περιλαμβάνεται το κύκλωμα ισχύος του μετατροπέα, η πλακέτα των τροφοδοσιών και η πλακέτα της παλμοδότησης με χρήση του μικροελεγκτή STM32F429ZI, η οποία είναι έτοιμη. Παράλληλα, έγινε και η επιλογή των κατάλληλων στοιχείων για την εφαρμογή και αναλύεται πλήρως ο τρόπος χρήσης του μικροελεγκτή στη συγκεκριμένη διάταξη.
Τέλος, κατασκευάζεται στο εργαστήριο η πειραματική διάταξη και παρουσιάζονται τα πειράματα και οι μετρήσεις που διεξήχθησαν με τη σύνδεση της διάταξης, ώστε να ελεγχθεί η λειτουργικότητά της και να επιβεβαιωθεί η θεωρητική της μελέτη. Κλείνοντας, αναφέρονται τα συμπεράσματα των αποτελεσμάτων που προέκυψαν. |
| author2 |
Τατάκης, Εμμανουήλ |
| author_facet |
Τατάκης, Εμμανουήλ Βισβάρδη, Σοφία |
| format |
Thesis |
| author |
Βισβάρδη, Σοφία |
| author_sort |
Βισβάρδη, Σοφία |
| title |
Ανάλυση και κατασκευή αμφίδρομου μετατροπέα υποβιβασμού/ανύψωσης τάσης |
| title_short |
Ανάλυση και κατασκευή αμφίδρομου μετατροπέα υποβιβασμού/ανύψωσης τάσης |
| title_full |
Ανάλυση και κατασκευή αμφίδρομου μετατροπέα υποβιβασμού/ανύψωσης τάσης |
| title_fullStr |
Ανάλυση και κατασκευή αμφίδρομου μετατροπέα υποβιβασμού/ανύψωσης τάσης |
| title_full_unstemmed |
Ανάλυση και κατασκευή αμφίδρομου μετατροπέα υποβιβασμού/ανύψωσης τάσης |
| title_sort |
ανάλυση και κατασκευή αμφίδρομου μετατροπέα υποβιβασμού/ανύψωσης τάσης |
| publishDate |
2020 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/12965 |
| work_keys_str_mv |
AT bisbardēsophia analysēkaikataskeuēamphidromoumetatropeaypobibasmouanypsōsēstasēs AT bisbardēsophia analysisandimplementationofabidirectionalbuckboostconverter |
| _version_ |
1771297275842134016 |
| spelling |
nemertes-10889-129652022-09-05T20:17:31Z Ανάλυση και κατασκευή αμφίδρομου μετατροπέα υποβιβασμού/ανύψωσης τάσης Analysis and implementation of a bi-directional buck/boost converter Βισβάρδη, Σοφία Τατάκης, Εμμανουήλ Τατάκης, Εμμανουήλ Μητρονίκας, Επαμεινώνδας Visvardi, Sophia Ηλεκτρονικοί μετατροπείς Μετατροπείς DC/DC Αμφίδρομοι ηλεκτρονικοί μετατροπείς Power converters DC/DC converters Bi-directional power converters Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται το σχεδιασμό και την κατασκευή εργαστηριακής διάταξης ενός ηλεκτρονικού μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η κατασκευή ενός αμφίδρομου ηλεκτρονικού μετατροπέα ισχύος, που θα είναι ικανός να λειτουργήσει είτε ως μετατροπέας υποβιβασμού τάσης, είτε ως μετατροπέας ανύψωσης τάσης είτε και ως μετατροπέας υποβιβασμού/ανύψωσης τάσης. Το φορτίο του μετατροπέα αποτελεί μία ωμική αντίσταση. Αρχικά γίνεται μία σύντομη αναφορά στα είδη ηλεκτρονικών μετατροπέων και στο τρόπο χρήσης τους. Ιδιαίτερα, επισημαίνονται οι εφαρμογές τους στη σημερινή εποχή. Στη συνέχεια, αναλύεται θεωρητικά ο αμφίδρομος ηλεκτρονικός μετατροπέας και στις τρεις καταστάσεις λειτουργίας του. Επιπλέον, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων του μετατροπέα με τη χρήση λογισμικού Matlab/Simulink, ώστε να εξακριβωθεί η ορθή λειτουργία του πριν ξεκινήσει η κατασκευή. Το επόμενο βήμα είναι ο σχεδιασμός της διάταξης, η οποία αποτελείται από δύο πλακέτες τυπωμένου κυκλώματος, καθώς και το λογισμικό που αναπτύχθηκε για την παλμοδότηση του μετατροπέα. Στις πλακέτες τυπωμένου κυκλώματος περιλαμβάνεται το κύκλωμα ισχύος του μετατροπέα, η πλακέτα των τροφοδοσιών και η πλακέτα της παλμοδότησης με χρήση του μικροελεγκτή STM32F429ZI, η οποία είναι έτοιμη. Παράλληλα, έγινε και η επιλογή των κατάλληλων στοιχείων για την εφαρμογή και αναλύεται πλήρως ο τρόπος χρήσης του μικροελεγκτή στη συγκεκριμένη διάταξη. Τέλος, κατασκευάζεται στο εργαστήριο η πειραματική διάταξη και παρουσιάζονται τα πειράματα και οι μετρήσεις που διεξήχθησαν με τη σύνδεση της διάταξης, ώστε να ελεγχθεί η λειτουργικότητά της και να επιβεβαιωθεί η θεωρητική της μελέτη. Κλείνοντας, αναφέρονται τα συμπεράσματα των αποτελεσμάτων που προέκυψαν. This diploma thesis focuses on the design and implementation of a bi-directional power dc-dc converter for laboratory use. This thesis was elaborated in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion of the Department of Electrical and Computer Engineering at the University of Patras. The primary target of this thesis is the implementation of a bi-directional power electronic converter, which is capable of operating either as a buck converter, as a boost converter or as a buck-boost converter. The output is connected with a resistance. Initially, a short review is made to the categories of the dc-dc electronic converters and their use today. Especially, are highlighted the applications of the dc-dc converters. Subsequently, is accomplished the theoretical analysis of the bi-directional converter, for the three operation modes. The next step, is the simulation design of the system in Simulink. Detailed simulation results are presented to confirm the right operation of the converter, before beginning the construction. Afterwards, follows the design of the two boards of which consist the controller. Fist, the appropriate elements was chosen for this implementation and the criteria for these elements was analyzed thoroughly. Then, the boards were designed. The first board is the power circuit board, which consist the power switches (MOSFET), the gate drive circuits and all the measurements devices. The second board consists the necessary supplies for the power circuit board. Also, the board of the microcontroller STM32F419ZI was used for the pulse modulation of the switches. As a final step, is the construction of the dc-dc converter in the laboratory. The constructed convert is tested at various power levels, for different duty cycle in the three operation modes in order to prove the functionality of the system and confirm the theoretical analysis. The final stage of this thesis was the overall evaluation of the system by the examination of the results obtained by the experiments and the prospects for future work. 2020-01-14T16:57:16Z 2020-01-14T16:57:16Z 2019-10-02 Thesis http://hdl.handle.net/10889/12965 gr 0 application/pdf |
