| Περίληψη: | Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη, το σχεδιασμό και την κατασκευή ενός
μετατροπέα ισχύος συνεχούς τάσης σε συνεχή για την ασύρματη μεταφορά ενέργειας. 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 σχεδίαση και η κατασκευή ενός μετατροπέα συντονισμού ικανού να φορτίσει την
συστοιχία συσσωρευτών ενός ηλεκτροκίνητου οχήματος. Ο μετατροπέας συντονισμού αποτελείται από
τον μονοφασικό αντιστροφέα ισχύος, το κύκλωμα συντονισμού και τον μονοφασικό ανορθωτή. Βασικό
χαρακτηριστικό του κυκλώματος συντονισμού, εκτός από τους πυκνωτές αντιστάθμισης και τις
επαγωγές, είναι ο μετασχηματιστής ισχύος. Η ειδοποιός διαφορά του συγκεκριμένου μετασχηματιστή
συγκριτικά με τους κλασσικούς μετασχηματιστές είναι ο πολύ χαμηλός συντελεστής σύζευξης. Χάρη
στο κύκλωμα συντονισμού επιτυγχάνεται αφενός μεν αντιστάθμιση της άεργου ισχύος που οφείλεται
στη μεγάλη επαγωγή σκέδασης του Μ/Τ αφετέρου δε soft switching (ZVS – Zero Voltage Switching)
των ημιαγωγικών στοιχείων ισχύος.
Αρχικά, γίνεται μία βιβλιογραφική ανασκόπηση σχετικά με την ιστορία της ασύρματης μεταφοράς
ενέργειας και τις εφαρμογές της στην σημερινή κοινωνία. Παράλληλα, δίνεται έμφαση τις βασικές
κατηγορίες συσσωρευτών και στους κυριότερους τρόπους ελέγχου συστημάτων επαγωγικής μεταφοράς
ενέργειας.
Στη συνέχεια πραγματοποιούνται οι θεωρητικές αναλύσεις των βασικότερων τοπολογιών κυκλώματος
συντονισμού, αλλά και κάποιων υβριδικών τοπολογιών. Έπειτα, γίνεται μία αναλυτική σύγκριση όλων
των τοπολογιών και επιλέγεται η καταλληλότερη για να κατασκευαστεί. Ακολουθεί, ο σχεδιασμός του
μετατροπέα συντονισμού για τάση εισόδου 300V και ισχύ εξόδου 500W και κατασκευάζεται το
κύκλωμα συντονισμού.
Το επόμενο βήμα είναι η προσομοίωση του μετατροπέα ισχύος, η οποία υλοποιήθηκε στο λογισμικό
Simulink του MATLAB. Σε πρώτη φάση, αναλύεται η μέθοδος παλμοδότησης (Phase Shift Modulation)
και πραγματοποιείται η προσομοίωση ανοιχτού βρόχου υπό ωμικό φορτίο. Σε επόμενο στάδιο, γίνεται
εκτενής ανάλυση των μεθόδων εύρεσης της συνάρτησης μεταφοράς του συνολικού συστήματος και
παρουσιάζεται η διαδικασία σχεδίασης των ελεγκτών κλειστού βρόχου, σύμφωνα πάντα με τις
σχεδιαστικές προδιαγραφές. Επιβεβαιώνεται η ορθή λειτουργία των ελεγκτών και πραγματοποιούνται
προσομοιώσεις με φορτίο τη συστοιχία συσσωρευτών.
Τέλος μελετάται και κατασκευάζεται στο εργαστήριο η πειραματική διάταξη, με την οποία
πραγματοποιούνται μετρήσεις για την αξιολόγηση και την επιβεβαίωση της θεωρητικής ανάλυσης.
Παράλληλα, παρατηρούνται τα προβλήματα που προέκυψαν και προτείνονται τρόποι επίλυσης τους.
|
|---|
