Μελέτη και κατασκευή μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή για ασύρματη μεταφορά ενέργειας
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και κατασκευή ενός μετατροπέα Συνεχούς Τάσης σε Συνεχή Τάση (ΣΤ-ΣΤ) για την υλοποίηση ασύρματης μεταφοράς ενέργειας. Η εργασία εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπο...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2021
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/14678 |
| id |
nemertes-10889-14678 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Ασύρματη μεταφορά ενέργειας Επαγωγική μεταφορά ενεργειας Ηλεκτρονικά ισχύος Inductive power transfer Power electronics |
| spellingShingle |
Ασύρματη μεταφορά ενέργειας Επαγωγική μεταφορά ενεργειας Ηλεκτρονικά ισχύος Inductive power transfer Power electronics Αϊβαλιώτη, Ελπινίκη Μελέτη και κατασκευή μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή για ασύρματη μεταφορά ενέργειας |
| description |
Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και κατασκευή ενός μετατροπέα Συνεχούς Τάσης σε Συνεχή Τάση (ΣΤ-ΣΤ) για την υλοποίηση ασύρματης μεταφοράς ενέργειας. Η εργασία εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών.
Η διάταξη του μετατροπέα αποτελείται από έναν μονοφασικό αντιστροφέα, μια ανορθωτική γέφυρα και ένα κύκλωμα συντονισμού. Το κύκλωμα συντονισμού είναι απαραίτητο για την μεταφορά μεγαλύτερου ποσού ενεργού ισχύος και την αντιστάθμιση της αέργου ισχύος που προκύπτει από τη χαμηλή σύζευξη του μετασχηματιστή λόγω μεγάλου διακένου. Συντονισμός επιτυγχάνεται με την τοποθέτηση πυκνωτών αντιστάθμισης σε σειρά με το πρωτεύον και το δευτερεύον τύλιγμα του μετασχηματιστή. Ο μετατροπέας κατασκευάστηκε με στόχο την επαγωγική φόρτιση συσσωρευτών ηλεκτροκίνητου οχήματος.
Αρχικά, γίνεται μια βιβλιογραφική ανασκόπηση σχετικά με τις μεθόδους αποθήκευσης ενέργειας προς μετατροπή σε ηλεκτρική. Περιγράφεται συνοπτικά η μέθοδος φόρτισης σύγχρονων συσσωρευτών, καθώς και τα βήματα που γίνονται προς την επίτευξη επαγωγικής φόρτισης. Έπειτα, αναλύεται η αρχή λειτουργίας ενός κυκλώματος συντονισμού με αντιστάθμιση σειράς-σειράς, το οποίο αποτελείται από πυκνωτές και πηνία συνδεδεμένα σε σειρά. Παρουσιάζεται η ανάλυση του μετατροπέα στο πεδίο της συχνότητας και εξάγονται οι βασικές εξισώσεις του κυκλώματος. Προσομοιώνεται ο μετατροπέας στο περιβάλλον Simulink της Matlab, καθώς και η παλμοδότησή του με τη μεταβολή της φάσης μεταξύ των παλμών των δύο κλάδων του αντιστροφέα για τον έλεγχο του λόγου κατάτμησης.
Στη συνέχεια περιγράφεται η διαδικασία κατασκευής των τυλιγμάτων του μετασχηματιστή και οι μετρήσεις για διαφορετικά διάκενα. Ακολουθεί ο σχεδιασμός του μετατροπέα ΣΤ-ΣΤ σε πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος και η επιλογή των ηλεκτρονικών στοιχείων. Έπειτα, παρουσιάζεται η πειραματική διαδικασία και οι μετρήσεις που εξήχθησαν. Η εργασία ολοκληρώνεται με τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τη θεωρητική ανάλυση και τα πειραματικά αποτελέσματα, που αποδεικνύουν την ορθή λειτουργία της διάταξης. Κύριος στόχος της εργασίας είναι η κατανόηση της λειτουργίας της διάταξης και των προβλημάτων που προέκυψαν από αυτή. |
| author2 |
Aivalioti, Elpiniki |
| author_facet |
Aivalioti, Elpiniki Αϊβαλιώτη, Ελπινίκη |
| author |
Αϊβαλιώτη, Ελπινίκη |
| author_sort |
Αϊβαλιώτη, Ελπινίκη |
| title |
Μελέτη και κατασκευή μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή για ασύρματη μεταφορά ενέργειας |
| title_short |
Μελέτη και κατασκευή μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή για ασύρματη μεταφορά ενέργειας |
| title_full |
Μελέτη και κατασκευή μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή για ασύρματη μεταφορά ενέργειας |
| title_fullStr |
Μελέτη και κατασκευή μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή για ασύρματη μεταφορά ενέργειας |
| title_full_unstemmed |
Μελέτη και κατασκευή μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή για ασύρματη μεταφορά ενέργειας |
| title_sort |
μελέτη και κατασκευή μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή για ασύρματη μεταφορά ενέργειας |
| publishDate |
2021 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/14678 |
| work_keys_str_mv |
AT aïbaliōtēelpinikē meletēkaikataskeuēmetatropeasynechoustasēssesynechēgiaasyrmatēmetaphoraenergeias AT aïbaliōtēelpinikē studyandimplementationofadctodcconverterfortheestablishmentofwirelesspowertransfer |
| _version_ |
1771297214668210176 |
| spelling |
nemertes-10889-146782022-09-05T11:16:57Z Μελέτη και κατασκευή μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή για ασύρματη μεταφορά ενέργειας Study and implementation of a DC to DC converter for the establishment of wireless power transfer Αϊβαλιώτη, Ελπινίκη Aivalioti, Elpiniki Ασύρματη μεταφορά ενέργειας Επαγωγική μεταφορά ενεργειας Ηλεκτρονικά ισχύος Inductive power transfer Power electronics Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη και κατασκευή ενός μετατροπέα Συνεχούς Τάσης σε Συνεχή Τάση (ΣΤ-ΣΤ) για την υλοποίηση ασύρματης μεταφοράς ενέργειας. Η εργασία εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Η διάταξη του μετατροπέα αποτελείται από έναν μονοφασικό αντιστροφέα, μια ανορθωτική γέφυρα και ένα κύκλωμα συντονισμού. Το κύκλωμα συντονισμού είναι απαραίτητο για την μεταφορά μεγαλύτερου ποσού ενεργού ισχύος και την αντιστάθμιση της αέργου ισχύος που προκύπτει από τη χαμηλή σύζευξη του μετασχηματιστή λόγω μεγάλου διακένου. Συντονισμός επιτυγχάνεται με την τοποθέτηση πυκνωτών αντιστάθμισης σε σειρά με το πρωτεύον και το δευτερεύον τύλιγμα του μετασχηματιστή. Ο μετατροπέας κατασκευάστηκε με στόχο την επαγωγική φόρτιση συσσωρευτών ηλεκτροκίνητου οχήματος. Αρχικά, γίνεται μια βιβλιογραφική ανασκόπηση σχετικά με τις μεθόδους αποθήκευσης ενέργειας προς μετατροπή σε ηλεκτρική. Περιγράφεται συνοπτικά η μέθοδος φόρτισης σύγχρονων συσσωρευτών, καθώς και τα βήματα που γίνονται προς την επίτευξη επαγωγικής φόρτισης. Έπειτα, αναλύεται η αρχή λειτουργίας ενός κυκλώματος συντονισμού με αντιστάθμιση σειράς-σειράς, το οποίο αποτελείται από πυκνωτές και πηνία συνδεδεμένα σε σειρά. Παρουσιάζεται η ανάλυση του μετατροπέα στο πεδίο της συχνότητας και εξάγονται οι βασικές εξισώσεις του κυκλώματος. Προσομοιώνεται ο μετατροπέας στο περιβάλλον Simulink της Matlab, καθώς και η παλμοδότησή του με τη μεταβολή της φάσης μεταξύ των παλμών των δύο κλάδων του αντιστροφέα για τον έλεγχο του λόγου κατάτμησης. Στη συνέχεια περιγράφεται η διαδικασία κατασκευής των τυλιγμάτων του μετασχηματιστή και οι μετρήσεις για διαφορετικά διάκενα. Ακολουθεί ο σχεδιασμός του μετατροπέα ΣΤ-ΣΤ σε πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος και η επιλογή των ηλεκτρονικών στοιχείων. Έπειτα, παρουσιάζεται η πειραματική διαδικασία και οι μετρήσεις που εξήχθησαν. Η εργασία ολοκληρώνεται με τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τη θεωρητική ανάλυση και τα πειραματικά αποτελέσματα, που αποδεικνύουν την ορθή λειτουργία της διάταξης. Κύριος στόχος της εργασίας είναι η κατανόηση της λειτουργίας της διάταξης και των προβλημάτων που προέκυψαν από αυτή. The present diploma thesis discussed the study and implementation of a DC-DC converter for the establishment of wireless power transfer (WPT). This thesis was conducted in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion of the Department of Electrical and Computer Engineering at the University of Patras. The DC-DC converter consists of a single-phase inverter, a single-phase rectifying bridge and a resonant circuit. The resonant circuit is necessary, so more real power can be transferred to the load and reactive power, caused by the small coupling coefficient due to the large air gap of the transformer, is compensated. Resonance is achieved by the connection of capacitors in series with the primary and secondary windings of the transformer. Th converter was implemented for the inductive charging of an electric vehicle’s batteries This thesis starts off with the bibliography concerning the evolution of energy (to be converted to electricity) storage methods. The modern charging processes are briefly described, as well as the steps been taken towards wireless charging. Next, the fundamental working principles of a series-series resonant circuit are analyzed. This circuit consists of a primary and a secondary, both created with the series connection of a capacitive and an inductive component. The basic frequency response functions of the system are then extracted and the appropriate working conditions are obtained. The converter is simulated in Simulink, Matlab, along with the pulse generation scheme for the inverter, which calls for the phase shift of the pulses between the two branches of the inverter. The design and construction of the DC-DC converter is discussed, as well as the creation of the transformer coils and the measurements of the inductances at different gaps. The designe process of the DC-DC converter on a Printed Circuit Board and the selection of the electronic components follows. Finally, testing process is analyzed and measurements are presented. Summaries are then extracted form the theoretical analysis and the experimental procedure that prove the anticipated function of the converter. The main goal of this diploma thesis is the understanding of the function of the topology, as well as the problems and malfunctions that occurred in the process. 2021-03-12T07:16:35Z 2021-03-12T07:16:35Z 2021-03-11 http://hdl.handle.net/10889/14678 gr application/pdf |
