Ανάλυση και κατασκευή μετατροπέα ανύψωσης τάσης για εκμετάλλευση ενέργειας θερμοστοιχείων
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη της συμπεριφοράς ενός μετατροπέα ανύψωσης συνεχούς τάσης σε συνεχή τάση R2P2 στον οποίο χρησιμοποιούνται voltage lifts. Ο μετατροπέας αυτός αποτελεί μέρος ενός συστήματος ανάκτησης θερμικής ενέργειας των καυσαερίων μέσω θερμοστοιχείων για την κίν...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2020
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/14368 |
| id |
nemertes-10889-14368 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Μετατροπέας DC/DC Θερμοστοιχεία Voltage lifts R2P2 |
| spellingShingle |
Μετατροπέας DC/DC Θερμοστοιχεία Voltage lifts R2P2 Καπίρης, Βασίλειος Ανάλυση και κατασκευή μετατροπέα ανύψωσης τάσης για εκμετάλλευση ενέργειας θερμοστοιχείων |
| description |
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη της συμπεριφοράς ενός μετατροπέα ανύψωσης συνεχούς τάσης σε συνεχή τάση R2P2 στον οποίο χρησιμοποιούνται voltage lifts. Ο μετατροπέας αυτός αποτελεί μέρος ενός συστήματος ανάκτησης θερμικής ενέργειας των καυσαερίων μέσω θερμοστοιχείων για την κίνηση πλοίων. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών.
Σκοπός είναι μια αλυσίδα θερμοστοιχείων να τροφοδοτεί την είσοδο του μετατροπέα με συνεχή τάση, έτσι ώστε να μπορούν τα θερμοστοιχεία να συνδεθούν με το ζυγό συνεχούς τάσης του πλοίου και να διοχετευτεί σε αυτόν ηλεκτρική ισχύς. Απώτερος στόχος είναι η μείωση των ρύπων που παράγονται σε πλωτά μέσα μεταφοράς.
Αρχικά πραγματοποιήθηκε βιβλιογραφική ανασκόπηση πάνω σε θέματα που άπτονται της ναυτιλίας και των παραγόμενων καυσαερίων και δόθηκε ιδιαίτερη προσοχή στην ανάλυση της λειτουργίας των θερμοστοιχείων.
Στη συνέχεια αναλύθηκε θεωρητικά ο μετατροπέας ανύψωσης συνεχούς τάσης σε συνεχή τάση τόσο με voltage lifts όσο και χωρίς, ο οποίος μεταξύ άλλων κρίθηκε ο καταλληλότερος για την εφαρμογή. Με τη χρήση των voltage lifts παρατηρείται σημαντική βελτίωση στο βαθμό απόδοσης σε σύγκριση με το μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή τάση χωρίς αυτά. Ο μετατροπέας που επιλέχθηκε ανήκει στην ευρεία κατηγορία των μετατροπέων τύπου R2P2 (Reduced Redundant Power Processing).
Το επόμενο βήμα ήταν οι προσομοιώσεις σε περιβάλλον Matlab/Simulink τόσο του μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή τάση με και χωρίς voltage lifts όσο και του θερμοστοιχείου βασιζόμενοι σε μοντέλα που λήφθηκαν από την υπάρχουσα βιβλιογραφία. Από τις προσομοιώσεις, εξήχθησαν αποτελέσματα και κυματομορφές, οι οποίες σχολιάζονται και επίσης πραγματοποιήθηκε προσομοίωση του συνολικού συστήματος θερμοστοιχείο-μετατροπέας.
Τέλος ακολούθησε η κατασκευή της διάταξης του μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή τάση με voltage lifts και υψηλό κέρδος τάσης και ακολούθησαν πειράματα για να γίνουν οι κατάλληλες συγκρίσεις με τα θεωρητικά αποτελέσματα και με αυτά των προσομοιώσεων. Από αυτό αποδεικνύεται η ορθή λειτουργία της διάταξης και η σύμπτωση θεωρητικών και πειραματικών αποτελεσμάτων. |
| author2 |
Kapiris, Vasileios |
| author_facet |
Kapiris, Vasileios Καπίρης, Βασίλειος |
| author |
Καπίρης, Βασίλειος |
| author_sort |
Καπίρης, Βασίλειος |
| title |
Ανάλυση και κατασκευή μετατροπέα ανύψωσης τάσης για εκμετάλλευση ενέργειας θερμοστοιχείων |
| title_short |
Ανάλυση και κατασκευή μετατροπέα ανύψωσης τάσης για εκμετάλλευση ενέργειας θερμοστοιχείων |
| title_full |
Ανάλυση και κατασκευή μετατροπέα ανύψωσης τάσης για εκμετάλλευση ενέργειας θερμοστοιχείων |
| title_fullStr |
Ανάλυση και κατασκευή μετατροπέα ανύψωσης τάσης για εκμετάλλευση ενέργειας θερμοστοιχείων |
| title_full_unstemmed |
Ανάλυση και κατασκευή μετατροπέα ανύψωσης τάσης για εκμετάλλευση ενέργειας θερμοστοιχείων |
| title_sort |
ανάλυση και κατασκευή μετατροπέα ανύψωσης τάσης για εκμετάλλευση ενέργειας θερμοστοιχείων |
| publishDate |
2020 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/14368 |
| work_keys_str_mv |
AT kapirēsbasileios analysēkaikataskeuēmetatropeaanypsōsēstasēsgiaekmetalleusēenergeiasthermostoicheiōn AT kapirēsbasileios analysisandconstructionofaboostvoltageconverterforexploitationoftheenergyofthermoelectricgenerators |
| _version_ |
1771297267200819200 |
| spelling |
nemertes-10889-143682022-09-05T13:55:57Z Ανάλυση και κατασκευή μετατροπέα ανύψωσης τάσης για εκμετάλλευση ενέργειας θερμοστοιχείων Analysis and construction of a boost voltage converter for exploitation of the energy of thermoelectric generators Καπίρης, Βασίλειος Kapiris, Vasileios Μετατροπέας DC/DC Θερμοστοιχεία Voltage lifts R2P2 Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη της συμπεριφοράς ενός μετατροπέα ανύψωσης συνεχούς τάσης σε συνεχή τάση R2P2 στον οποίο χρησιμοποιούνται voltage lifts. Ο μετατροπέας αυτός αποτελεί μέρος ενός συστήματος ανάκτησης θερμικής ενέργειας των καυσαερίων μέσω θερμοστοιχείων για την κίνηση πλοίων. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός είναι μια αλυσίδα θερμοστοιχείων να τροφοδοτεί την είσοδο του μετατροπέα με συνεχή τάση, έτσι ώστε να μπορούν τα θερμοστοιχεία να συνδεθούν με το ζυγό συνεχούς τάσης του πλοίου και να διοχετευτεί σε αυτόν ηλεκτρική ισχύς. Απώτερος στόχος είναι η μείωση των ρύπων που παράγονται σε πλωτά μέσα μεταφοράς. Αρχικά πραγματοποιήθηκε βιβλιογραφική ανασκόπηση πάνω σε θέματα που άπτονται της ναυτιλίας και των παραγόμενων καυσαερίων και δόθηκε ιδιαίτερη προσοχή στην ανάλυση της λειτουργίας των θερμοστοιχείων. Στη συνέχεια αναλύθηκε θεωρητικά ο μετατροπέας ανύψωσης συνεχούς τάσης σε συνεχή τάση τόσο με voltage lifts όσο και χωρίς, ο οποίος μεταξύ άλλων κρίθηκε ο καταλληλότερος για την εφαρμογή. Με τη χρήση των voltage lifts παρατηρείται σημαντική βελτίωση στο βαθμό απόδοσης σε σύγκριση με το μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή τάση χωρίς αυτά. Ο μετατροπέας που επιλέχθηκε ανήκει στην ευρεία κατηγορία των μετατροπέων τύπου R2P2 (Reduced Redundant Power Processing). Το επόμενο βήμα ήταν οι προσομοιώσεις σε περιβάλλον Matlab/Simulink τόσο του μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή τάση με και χωρίς voltage lifts όσο και του θερμοστοιχείου βασιζόμενοι σε μοντέλα που λήφθηκαν από την υπάρχουσα βιβλιογραφία. Από τις προσομοιώσεις, εξήχθησαν αποτελέσματα και κυματομορφές, οι οποίες σχολιάζονται και επίσης πραγματοποιήθηκε προσομοίωση του συνολικού συστήματος θερμοστοιχείο-μετατροπέας. Τέλος ακολούθησε η κατασκευή της διάταξης του μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή τάση με voltage lifts και υψηλό κέρδος τάσης και ακολούθησαν πειράματα για να γίνουν οι κατάλληλες συγκρίσεις με τα θεωρητικά αποτελέσματα και με αυτά των προσομοιώσεων. Από αυτό αποδεικνύεται η ορθή λειτουργία της διάταξης και η σύμπτωση θεωρητικών και πειραματικών αποτελεσμάτων. This thesis deals with the study of the behaviour of a boost converter at constant voltage R2P2 for which voltage lifts are used. This converter constitutes part of an exhaust fumes thermal energy recovery system through thermoelectric generators (TEG) for ship movement. The thesis in question was drawn up at the Electromechanical Energy converter Laboratory of the Department of Electrical and Computer Engineering, School of Engineering, University of Patras. The aim is for a chain of thermoelectric generators (TEG) to fuel the inlet of the constant voltage converter so that the thermoelectric generators (TEG) can connect to the constant DC voltage bus of the ship and to channel electricity to it. The ultimate aim is to reduce pollutants produced by waterborne transport. At first, a literature review was conducted on subjects relevant to seafaring and the produced pollutants and particular special attention was paid to the operation analysis of the thermoelectric generators (TEG). Further to this, the constant voltage boost converter with and without voltage lifts was theoretically analyzed, which was found to be the most suitable application, among others. When voltage lifts are used, significant improvement is noted as far as the extent of performance is concerned, compared to the constant voltage boost converter without them. The selected converter falls within the wide category of converters type R2P2 (Reduced Redundant Power Processing). The next step taken, was the simulations in the environment Matlab/Simulink not only of the constant voltage converter with and without voltage lifts but also of the thermoelectric generators (TEG), based on models found in the existing literature. Results and waveforms which are commented on, were drawn from the simulation and in addition the entire system of thermoelectric generators (TEG) and a converter was simulated. Finally, the layout of a constant voltage converter with voltage lifts and at high energy performance voltage was constructed and experiments ensued so that the appropriate comparisons could be drawn to the theoretical results and those of the simulations. This attests to the proper functioning of the layout and the concurrence of the theoretical and experimental results. 2020-12-21T13:05:55Z 2020-12-21T13:05:55Z 2020-07-23 http://hdl.handle.net/10889/14368 gr application/pdf |
