Μελέτη και κατασκευή αντιστροφέα ρεύματος τύπου Flyback, με δυνατότητα παροχής αέργου ισχύος, για τη σύνδεση φωτοβολταϊκού πλαισίου με το δίκτυο χαμηλής τάσης
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και κατασκευή ενός μικρο-αντιστροφέα τύπου Flyback με δυνατότητα παροχής ενεργού και αέργου ισχύος, για τη διασύνδεση Φωτοβολταϊκού πλαισίου με το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ε...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2020
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/13311 |
| id |
nemertes-10889-13311 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Μικρο-αντιστροφείς Φωτοβολταϊκά πλαίσια εναλλασσόμενου ρεύματος Σύνδεση με το δίκτυο χαμηλής τάσης Παροχή αέργου ισχύος Συγχρονισμός με το δίκτυο Έλεγχος ενεργού και αέργου ισχύος Micro-inverters AC-PV module Flyback micro-inverter Reactive power injection Grid-tied PV module Active and reactive power control |
| spellingShingle |
Μικρο-αντιστροφείς Φωτοβολταϊκά πλαίσια εναλλασσόμενου ρεύματος Σύνδεση με το δίκτυο χαμηλής τάσης Παροχή αέργου ισχύος Συγχρονισμός με το δίκτυο Έλεγχος ενεργού και αέργου ισχύος Micro-inverters AC-PV module Flyback micro-inverter Reactive power injection Grid-tied PV module Active and reactive power control Νεστοράτος, Αλέξανδρος Μελέτη και κατασκευή αντιστροφέα ρεύματος τύπου Flyback, με δυνατότητα παροχής αέργου ισχύος, για τη σύνδεση φωτοβολταϊκού πλαισίου με το δίκτυο χαμηλής τάσης |
| description |
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και κατασκευή ενός μικρο-αντιστροφέα τύπου Flyback με δυνατότητα παροχής ενεργού και αέργου ισχύος, για τη διασύνδεση Φωτοβολταϊκού πλαισίου με το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάλυση και η επιβεβαίωση της λειτουργίας του μετατροπέα υπό μη μοναδιαίο συντελεστή ισχύος, με ειδική διαμόρφωση της παλμοδότησης των ημιαγωγικών στοιχείων. Ο αντιστροφέας ρεύματος σχεδιάζεται με στόχο τη διασύνδεση ενός Φωτοβολταϊκού Συστήματος μικρής ισχύος με το δίκτυο χαμηλής τάσης, με υψηλό βαθμό απόδοσης. Αρχικά, γίνεται ανάλυση της λειτουργίας της τοπολογίας του μικρο-αντιστροφέα που επιλέχθηκε και παρουσιάζονται οι αλλαγές που εφαρμόζονται στο μετατροπέα τύπου Flyback, για ανταλλαγή αέργου ισχύος με το ηλεκτρικό δίκτυο. Ακολουθεί η ανάλυση των βασικότερων μηχανισμών απωλειών της τοπολογίας, η γνώση των οποίων θα οδηγήσει σε βελτίωση του βαθμού απόδοσης της τελικής διάταξης. Στη συνέχεια και με βάση την ανάλυση που προηγήθηκε, σχεδιάζεται και προσομοιώνεται η διάταξη του μικρο-αντιστροφέα, για την επιβεβαίωση της ορθής του λειτουργίας και γίνεται η τελική διαστασιολόγηση των επιμέρους στοιχείων του. Επιπρόσθετα, γίνεται προσομοίωση του συγχρονισμού με το δίκτυο χαμηλής τάσης και του κλειστού βρόχου ελέγχου ενεργού και αέργου ισχύος στην έξοδο του αντιστροφέα ρεύματος. Το επόμενο βήμα αποτελεί ο σχεδιασμός του κυκλώματος ισχύος του μικρο-αντιστροφέα και της πλακέτας ελέγχου, στην οποία τοποθετείται ο μικρο-ελεγκτής. Κατασκευάστηκε, επίσης, ο υψίσυχνος μετασχηματιστής του αντιστροφέα και πραγματοποιήθηκαν πειράματα, που αναδεικνύουν τις δυνατότητες του εργαστηριακού πρωτότυπου και αξιολογείται το τελικό αποτέλεσμα. Τέλος, με την επιτυχή ολοκλήρωση αυτής της κατασκευαστικής, διπλωματικής εργασίας, εξάγονται συμπεράσματα από την ορθή λειτουργία του μικρο-αντιστροφέα. Επιπρόσθετα, προτείνονται ιδέες για μελλοντική εργασία και πιθανές βελτιώσεις που μπορούν να εφαρμοστούν στον υπό μελέτη μικροαντιστροφέα. |
| author2 |
Τατάκης, Εμμανουήλ |
| author_facet |
Τατάκης, Εμμανουήλ Νεστοράτος, Αλέξανδρος |
| format |
Thesis |
| author |
Νεστοράτος, Αλέξανδρος |
| author_sort |
Νεστοράτος, Αλέξανδρος |
| title |
Μελέτη και κατασκευή αντιστροφέα ρεύματος τύπου Flyback, με δυνατότητα παροχής αέργου ισχύος, για τη σύνδεση φωτοβολταϊκού πλαισίου με το δίκτυο χαμηλής τάσης |
| title_short |
Μελέτη και κατασκευή αντιστροφέα ρεύματος τύπου Flyback, με δυνατότητα παροχής αέργου ισχύος, για τη σύνδεση φωτοβολταϊκού πλαισίου με το δίκτυο χαμηλής τάσης |
| title_full |
Μελέτη και κατασκευή αντιστροφέα ρεύματος τύπου Flyback, με δυνατότητα παροχής αέργου ισχύος, για τη σύνδεση φωτοβολταϊκού πλαισίου με το δίκτυο χαμηλής τάσης |
| title_fullStr |
Μελέτη και κατασκευή αντιστροφέα ρεύματος τύπου Flyback, με δυνατότητα παροχής αέργου ισχύος, για τη σύνδεση φωτοβολταϊκού πλαισίου με το δίκτυο χαμηλής τάσης |
| title_full_unstemmed |
Μελέτη και κατασκευή αντιστροφέα ρεύματος τύπου Flyback, με δυνατότητα παροχής αέργου ισχύος, για τη σύνδεση φωτοβολταϊκού πλαισίου με το δίκτυο χαμηλής τάσης |
| title_sort |
μελέτη και κατασκευή αντιστροφέα ρεύματος τύπου flyback, με δυνατότητα παροχής αέργου ισχύος, για τη σύνδεση φωτοβολταϊκού πλαισίου με το δίκτυο χαμηλής τάσης |
| publishDate |
2020 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/13311 |
| work_keys_str_mv |
AT nestoratosalexandros meletēkaikataskeuēantistropheareumatostypouflybackmedynatotētaparochēsaergouischyosgiatēsyndesēphōtoboltaïkouplaisioumetodiktyochamēlēstasēs AT nestoratosalexandros designandimplementationofaflybackpvmicroinverterwithreactivepowersupportcapability |
| _version_ |
1771297222953009152 |
| spelling |
nemertes-10889-133112022-09-05T13:59:31Z Μελέτη και κατασκευή αντιστροφέα ρεύματος τύπου Flyback, με δυνατότητα παροχής αέργου ισχύος, για τη σύνδεση φωτοβολταϊκού πλαισίου με το δίκτυο χαμηλής τάσης Design and implementation of a Flyback P/V micro-inverter, with reactive power support capability Νεστοράτος, Αλέξανδρος Τατάκης, Εμμανουήλ Τατάκης, Εμμανουήλ Μητρονίκας, Επαμεινώνδας Nestoratos, Alexander Μικρο-αντιστροφείς Φωτοβολταϊκά πλαίσια εναλλασσόμενου ρεύματος Σύνδεση με το δίκτυο χαμηλής τάσης Παροχή αέργου ισχύος Συγχρονισμός με το δίκτυο Έλεγχος ενεργού και αέργου ισχύος Micro-inverters AC-PV module Flyback micro-inverter Reactive power injection Grid-tied PV module Active and reactive power control Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και κατασκευή ενός μικρο-αντιστροφέα τύπου Flyback με δυνατότητα παροχής ενεργού και αέργου ισχύος, για τη διασύνδεση Φωτοβολταϊκού πλαισίου με το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ανάλυση και η επιβεβαίωση της λειτουργίας του μετατροπέα υπό μη μοναδιαίο συντελεστή ισχύος, με ειδική διαμόρφωση της παλμοδότησης των ημιαγωγικών στοιχείων. Ο αντιστροφέας ρεύματος σχεδιάζεται με στόχο τη διασύνδεση ενός Φωτοβολταϊκού Συστήματος μικρής ισχύος με το δίκτυο χαμηλής τάσης, με υψηλό βαθμό απόδοσης. Αρχικά, γίνεται ανάλυση της λειτουργίας της τοπολογίας του μικρο-αντιστροφέα που επιλέχθηκε και παρουσιάζονται οι αλλαγές που εφαρμόζονται στο μετατροπέα τύπου Flyback, για ανταλλαγή αέργου ισχύος με το ηλεκτρικό δίκτυο. Ακολουθεί η ανάλυση των βασικότερων μηχανισμών απωλειών της τοπολογίας, η γνώση των οποίων θα οδηγήσει σε βελτίωση του βαθμού απόδοσης της τελικής διάταξης. Στη συνέχεια και με βάση την ανάλυση που προηγήθηκε, σχεδιάζεται και προσομοιώνεται η διάταξη του μικρο-αντιστροφέα, για την επιβεβαίωση της ορθής του λειτουργίας και γίνεται η τελική διαστασιολόγηση των επιμέρους στοιχείων του. Επιπρόσθετα, γίνεται προσομοίωση του συγχρονισμού με το δίκτυο χαμηλής τάσης και του κλειστού βρόχου ελέγχου ενεργού και αέργου ισχύος στην έξοδο του αντιστροφέα ρεύματος. Το επόμενο βήμα αποτελεί ο σχεδιασμός του κυκλώματος ισχύος του μικρο-αντιστροφέα και της πλακέτας ελέγχου, στην οποία τοποθετείται ο μικρο-ελεγκτής. Κατασκευάστηκε, επίσης, ο υψίσυχνος μετασχηματιστής του αντιστροφέα και πραγματοποιήθηκαν πειράματα, που αναδεικνύουν τις δυνατότητες του εργαστηριακού πρωτότυπου και αξιολογείται το τελικό αποτέλεσμα. Τέλος, με την επιτυχή ολοκλήρωση αυτής της κατασκευαστικής, διπλωματικής εργασίας, εξάγονται συμπεράσματα από την ορθή λειτουργία του μικρο-αντιστροφέα. Επιπρόσθετα, προτείνονται ιδέες για μελλοντική εργασία και πιθανές βελτιώσεις που μπορούν να εφαρμοστούν στον υπό μελέτη μικροαντιστροφέα. This diploma thesis focuses on the study and design of a Flyback-type micro-inverter, which interconnects a Photovoltaic (PV) module directly with the low voltage power distribution network and is capable of generating active and reactive power. The implementation was undertaken at the Laboratory of Electro-Mechanical Energy Conversion of the Department of Electrical and Computer Engineering, in the University of Patras. The main purpose of this thesis is to confirm the converter’s ability to operate even under non unity power factor, by testing the applied control scheme experimentally. The design also aims for high efficiency. Initially, the chosen topology’s operation is analyzed and the modification in order to generate reactive power is presented. Furthermore, the main mechanisms of power loss found in this converter are considered, in an effort to achieve higher efficiency. Afterwards, the micro-inverter is designed and simulated to verify its proper operation and select the required components. Synchronization with the power grid is also confirmed in simulations and a closed loop control scheme of output active and reactive power is implemented as well. The next step is the design of the printed circuit boards for the power circuit and the control circuit. The latter is designed in order to accommodate the micro-controller and the analog filters. A high frequency transformer was also constructed. Subsequently, experiments are conducted, demonstrating the designed prototype’s capabilities. Finally, the end result is evaluated. The designed micro-inverter is operational and high efficiency was achieved. A recommendation for future work is given to potentially improve this micro-inverter topology. 2020-03-13T20:41:15Z 2020-03-13T20:41:15Z 2020-02-13 Thesis http://hdl.handle.net/10889/13311 gr 0 application/pdf |
