Μελέτη και κατασκευή διάταξης για την εργαστηριακή εξομοίωση της λειτουργικής συμπεριφοράς ενός ανεμοκινητήρα

• Κύριος συγγραφέας: Σαλαγιάννης, Γεώργιος
• Άλλοι συγγραφείς: Salagiannis, Georgios
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2021
• Θέματα: Εξομοιωτές ανεμοκινητήρων; Μετατροπείς DC-DC; Ηλεκτρονικοί μετατροπείς ισχύος; Wind turbine emulators; DC-DC converters; Power electronics

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την εξομοίωση, μέσω εργαστηριακής διάταξης, των χαρακτηριστικών εξόδου (ροπής-στροφών) ενός ανεμοκινητήρα. 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 οδήγηση μιας Μηχανής Σ.Ρ. και ο έλεγχος της ροπής της, ώστε η χαρακτηριστική ροπής-στροφών στον άξονα της να ακολουθεί την αντίστοιχη χαρακτηριστική ενός ανεμοκινητήρα. Αυτό επιτυγχάνεται με την κατασκευή και τη χρήση ενός μετατροπέα υποβιβασμού συνεχούς τάσης σε συνεχή, ο οποίος τροφοδοτεί το τύλιγμα τυμπάνου της μηχανής Σ.Ρ, καθώς και με τον έλεγχο του ρεύματος εξόδου του μετατροπέα. Για τον έλεγχο της τιμής αυτού του ρεύματος χρησιμοποιείται η τεχνική ελέγχου μέγιστης τιμής του ρεύματος που διαρρέει το πηνίο εξομάλυνσης του μετατροπέα. Αρχικά παρουσιάζεται η αναγκαιότητα της μελέτης των ανεμογεννητριών σήμερα, σε συνδυασμό με τα οφέλη που προσφέρουν οι εξομοιωτές. Αφού εξεταστούν τα βασικά χαρακτηριστικά των Α/Γ, μελετάται διεξοδικά η λειτουργία του μετατροπέα υποβιβασμού τάσης, η Μηχανή Σ.Ρ. και ο έλεγχος ρεύματος μεγίστου τιμής που χρησιμοποιήθηκε. Στη συνέχεια περιγράφεται η λογική της εξομοίωσης και διαστασιολόγισης του συστήματος. Σε πρώτη φάση μελετάται ο μετατροπέας με τον έλεγχο του και προσομοιώνεται η λειτουργία του στο λογισμικό Simulink της MAT LAB με ωμικό φορτίο. Αφότου διαπιστώνεται η ορθή λειτουργία του, προσομοιώνεται και το πλήρες σύστημα εξομοίωσης του ανεμοκινητήρα. Το επόμενο βήμα είναι η επιλογή των στοιχείων της πειραματικής διάταξης, η κατασκευή της και η επιβεβαίωση της ορθής λειτουργίας της. Συγκεκριμένα, ελέγχθηκαν κατά τη λειτουργία του μετατροπέα, οι κυματομορφές τάσης και ρεύματος σε διάφορα σημεία της διάταξης και στη συνέχεια μετρήθηκε ο βαθμός απόδοσης του. ΄Επειτα, ελέγχθηκε η ορθή λειτουργία της λογικής του ελέγχου σε ωμικό φορτίο και τελικά έγινε εφαρμογή του στο σύστημα του εξομοιωτή. Τέλος, δημιουργήθηκε διεπαφή ελέγχου του συστήματος από υπολογιστή μέσω της MATLAB, αξιο ποιώντας τη σειριακή επικοινωνία.