Μελέτη και υλοποίηση μετατροπέα ΣΤ-ΣΤ για τροφοδοσία αντιστροφέα διασυνδεδεμένου με το δίκτυο χαμηλής τάσης

• Κύριος συγγραφέας: Δαμιανού, Χριστίνα
• Άλλοι συγγραφείς: Damianou, Christina
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Ηλεκτρονικοί μετατροπείς ισχύος; Μετατροπείς υποβιβασμού-ανύψωσης τάσης; Αντιστροφείς με τετραγωνικούς παλμούς; Electrical power converters; Buck-Boost; Unfolding inverters

Η παρούσα διπλωματική πραγματεύεται το σχεδιασμό και την υλοποίηση ενός μετατροπέα ισχύος συνεχούς τάσης σε συνεχή συνδεδεμένο εν σειρά με έναν μετατροπέα ισχύος συνεχούς τάσης σε εναλλασσόμενη. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε σε συνεργασία του Εργαστηρίου Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας και του Εργαστηρίου Συστημάτων Ισχύος, Ανανεώσιμης και Κατανεμημένης Παραγωγής του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός είναι η θεωρητική και πειραματική μελέτη του κυκλώματος μετατροπέα ανύψωσης-υποβιβασμού τάσης συνδεδεμένο σε μονοφασικό αντιστροφέα ισχύος που έχει τη δυνατότητα να συνδεθεί στο δίκτυο χαμηλής τάσης και η ανάπτυξη κατάλληλης τεχνικής ελέγχου για να επιτρέπεται η παροχή ισχύος σε αυτό. Αρχικά γίνεται ανάλυση της χρησιμότητας του μετατροπέα βάση των αναγκών των σύγχρονων συστημάτων ενέργειας και των ανανεώσιμών πηγών. Ακολουθεί ανάλυση των δυνατοτήτων του μετατροπέα. Στη συνέχεια γίνεται θεωρητική ανάλυση του υπό μελέτη συστήματος. Αναλύεται η λειτουργία του μετατροπέα συνεχούς τάσης σε συνεχή, οι περιοχές λειτουργίας του και οι τεχνικές παλμοδότησής του. Αναλύεται επίσης η λειτουργία και η παλμοδότηση του μονοφασικού αντιστροφέα και ο τρόπος σύνδεσης και συγχρονισμού των δύο μετατροπέων. Τέλος αναλύονται τα φίλτρα εισόδου και εξόδου των μετατροπέων και τα εργαλεία ελέγχου που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο ισχύος των μετατροπέων. Το επόμενο βήμα είναι η μελέτη των δύο μετατροπέων σε επίπεδο προσομοίωσης σε περιβάλλον Matlab/Simulink. Προσομοιώνονται οι δύο μετατροπείς και μελετάται η συμπεριφορά τους. Συγκρίνεται η απόκριση του συστήματος στην περιοχή συνεχούς και στην περιοχή ασυνεχούς λειτουργίας και αναπτύσσεται ο κατάλληλος έλεγχος ενεργού και αέργου ισχύος. Επίσης γίνεται αναφορά στα προβλήματα της λειτουργίας του μετατροπέα υποβιβασμού-ανύψωσης τάσης κατά τη λειτουργία με μη μηδενικό συντελεστή ισχύος και προτείνεται η πιθανή διάταξη για μελλοντική μελέτη όσον αφορά την παροχή και αέργου ισχύος στο δίκτυο. Στη συνέχεια περιγράφεται η κατασκευή και σύνθεση της διάταξης σε πειραματικό επίπεδο. Περιγράφονται οι τροποποιήσεις που έγιναν στους εργαστηριακούς μετατροπείς για να υλοποιηθεί η μελετώμενη διάταξη και να λειτουργήσει στην περιοχή ασυνεχούς λειτουργίας υπό της επιλεγμένες ονομαστικές συνθήκες. Περιγράφεται επίσης η κατασκευή των κυκλωμάτων εισόδου και εξόδου της διάταξης, η σχεδίαση του ελέγχου των μετατροπέων καθώς και η υλοποίηση του ελέγχου με τη χρήση του προγράμματος Matlab/Simulink και των βιβλιοθηκών που παρέχονται από το μικροεπεξεργαστή Delfino F2837xD. Τέλος παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της πειραματικής μελέτης καθώς και οι δυσκολίες και τα σφάλματα που αντιμετωπίστηκαν κατά τη διάρκεια αυτών.