| Περίληψη: | Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται το σχεδιασμό και την κατασκευή ενός μετατροπέα ισχύος συνεχούς τάσης σε εναλλασσόμενη. 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 μελέτη και ο σχεδιασμός ενός μονοφασικού αντιστροφέα πηγής εμπέδησης (Single Phase Z Source Inverter). Το κύριο χαρακτηριστικό του συγκεκριμένου μετατροπέα είναι πως επιτυγχάνει την ανύψωση της τάσης στην είσοδο της μονοφασικής γέφυρας σε σχέση με την τάση εισόδου. Ως είσοδος στο μετατροπέα μπορεί να χρησιμοποιηθεί η σταθερή τάση εξόδου ενός φωτοβολταϊκού πάνελ. Στόχος είναι ανάλυση της λειτουργίας του μετατροπέα και ο έλεγχος αυτού, με απώτερο σκοπό τη διασύνδεση του υπό μελέτη αντιστροφέα πηγής εμπέδησης με το δίκτυο.
Αρχικά παρουσιάζονται οι βασικότερες τοπολογίες αντιστροφέων πηγής εμπέδησης, καθώς και τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της κάθε τοπολογίας.
Στη συνέχεια γίνεται η θεωρητική ανάλυση της λειτουργίας του κλασσικού αντιστροφέα πηγής εμπέδησης με τετραγωνικούς παλμούς 180ο αλλά με την τεχνική παλμοδότησης Simple Boost Control (SBC). Κατόπιν πραγματοποιείται η ανάλυση και μοντελοποίηση του μετατροπέα στο χώρο κατάστασης εξάγοντας τις βασικές συναρτήσεις μεταφοράς για τις διάφορες μεταβλητές ελέγχου. Επίσης παρουσιάζονται δύο τεχνικές ελέγχου του λόγου κατάτμησης καθώς και ένας έλεγχος κλειστού βρόχου για την παροχή πραγματικής και αέργου ισχύος από τον αντιστροφέα στο δίκτυο χαμηλής τάσης.
Το επόμενο βήμα είναι η επιβεβαίωση της θεωρητικής ανάλυσης και των μεθόδων ελέγχου μέσω του λογισμικού προσομοίωσης Simulink του Matlab. Πιο συγκεκριμένα, αρχικά προσομοιώθηκε ο ανοιχτός βρόχος για την επιβεβαίωση της θεωρητικής ανάλυσης του μετατροπέα. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε σε επίπεδο προσομοίωσης έλεγχος της μέσης τιμής στα άκρα των πυκνωτών του δικτύου εμπέδησης του μετατροπέα καθώς και του ρεύματος των πηνίων. Τέλος, εφαρμόστηκε ο κλειστός βρόχος ελέγχου για έγχυση πραγματικής ισχύος στο δίκτυο χαμηλής τάσης αλλά και ανταλλαγή αέργου ισχύος με αυτό.
Τέλος μελετάται και κατασκευάζεται στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας η πειραματική διάταξη, με την οποία πραγματοποιούνται μετρήσεις για την αξιολόγηση της θεωρητικής ανάλυσης. Αποδεικνύεται η ορθή λειτουργία του μετατροπέα και η πολύ καλή σύμπτωση πειραματικών αποτελεσμάτων και αποτελεσμάτων θεωρητικής ανάλυσης. Επίσης επιτεύχθηκε ικανοποιητικός βαθμός απόδοσης (~90%).
|
|---|
